Презентация по астрономии для студентов (вводная лекция)

• 1 слайд

  АСТРОНОМИЯ
  Лекция 1
  

• 2 слайд

  План лекции
  Астрономия и её связь с другими науками.
  Структура и масштабы Вселенной.
  Особенности астрономических методов исследования.
  Телескопы и радиотелескопы.
  Всеволновая астрономия.
  

• 3 слайд

  Предмет астрономии
  Астрономия-наука о Вселенной.
  Астрономия изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие.
  Слово «астрономия» происходит от двух греческих слов: астрон- звезда и номос- закон.
  

• 4 слайд

  Объекты изучения астрономии
  

• 5 слайд

  Загадочные объекты
  

• 6 слайд

  Астрономия- древнейшая наука
  Создание первых астрономических обсерваторий теряется в глубине веков…
  Древнейшие обсерватории были построены в Ассирии, Вавилоне, Китае, Египте, Персии, Индии, Мексике, Перу и некоторых других государствах несколько тысячелетий назад.
  

• 7 слайд

  Древние обсерватории
  Древние египетские жрецы, которые были по существу и первыми астрономами, еще три тысячи лет до нашей эры вели наблюдения с плоских площадок специально сделанных на вершине пирамид.
  

• 8 слайд

  В древнем Китае, за две тысячи лет до нашей эры, все движения Солнца и Луны настолько хорошо были изучены, что астрономы могли предсказать наступление затмений.
  

• 9 слайд

  Стоунхендж представляет собой стоящие по кругу камни гигантского размера, предположительно являющиеся древней астрономической обсерваторией.
  

• 10 слайд

  Древние обсерватории в Перу, Индии, Мексике, Армении.
  

• 11 слайд

  Выдающуюся для своего времени обсерваторию построил в ХV веке в Самарканде астроном Улугбек.
  В этой обсерватории, при непосредственном участии Улугбека, был составлен каталог, в котором содержались координаты 1018 звезд, определенных с невиданной до того точностью. Долгое время этот каталог считался лучшим в мире.
  

• 12 слайд

  Возникновение астрономии
  Древние кочевники и мореплаватели использовали созвездия на небе для ориентации.
  Астролябия- с древнегреческого как «ловушка для звезд». Это сложный механизм, с помощью которого в Cредневековье определяли положение светил, точное время
  
  

• 13 слайд

  Календари
  «Тцолкин» - очень древний календарь Некоторые племена майя в отдаленных районах страны и теперь пользуются им в ритуальных и магических целях.
  Древний славянский календарь
  

• 14 слайд

  Задачи астрономии
  Изучение видимых, а затем и действительных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы.
  Изучение физического строения небесных тел, т.е. исследование химического состава и физических условий на поверхности и в недрах небесных тел.
  Решение проблем происхождения и развития, т.е. возможной дальнейшей судьбы отдельных небесных тел и их систем.
  Изучение наиболее общих свойств Вселенной, построение теории наблюдаемой части Вселенной.
  

• 15 слайд

  Значение астрономии
  Измерение, хранение и распространение точного времени.
  Астрономические методы ориентировки применяются в мореплавании, в авиации, в космонавтике.
  Вычисление и составление календаря.
  Использование астрономических методов при составлении географических и топографических карт, предвычислении наступлений морских приливов и отливов, определение силы тяжести в различных точках земной поверхности с целью обнаружения залежей полезных ископаемых.
  Изучение материи в таких ее состояниях, какие еще не достигнуты в земных лабораторных условиях.
  Формирование мировоззрения ибо астрономия определяет положение Земли, а вместе с ней и человека в окружающем нас мире, во Вселенной.
  Объяснение наблюдаемых небесных явлении.
  
  

• 16 слайд

  Астрономия во все времена развивалась и теперь развивается в тесной связи с другими науками, особенно с математикой и физикой.
  
  Астрономия — наука о Вселенной, изучающая расположение, движение, структуру, происхождение и развитие небесных тел и систем
  

• 17 слайд

  Математика и физика, так же как и астрономия, зародились в глубокой древности. В Египте, Вавилонии уже за много веков до нашей эры были достигнуты известные успехи в арифметике и геометрии. Там же складывались первоначальные, еще крайне примитивные представления и о некоторых физических явлениях.
  
  

• 18 слайд

  Греческие астрономы стремились объяснить наблюдаемые закономерности и отклонения от них в движениях Солнца, Луны, планет, определить размеры этих небесных тел и расстояния до них.
  

• 19 слайд

  В III в. н. э. Архимед решил такую задачу: если Вселенная — шар, «замыкаемый» сферой неподвижных звезд, а размеры ее такие, как предполагал Аристарх Самосский, старший современник Архимеда, то сколько песчинок вместит этот шар? Речь шла об огромном числе, а с такими большими числами математики никогда еще дела не имели. Архимед разработал систему последовательно увеличивающихся чисел и показал, что числа как бы уходят в бесконечность. После этого он уже легко высчитал, что количество песчинок, вмещаемое Вселенной, равно единице с 63 нулями!
  
  

• 20 слайд

  Ученые древности обычно принимали видимое в природе за действительное: если нам на Земле кажется, что Солнце, планеты и звезды движутся вокруг Земли, значит, так и есть на самом деле.
  

• 21 слайд

  Коперник обосновал положение, что движение Земли в пространстве, даже и с огромной скоростью, остается незаметным для ее обитателей. Основоположник гелиоцентрической системы мира.
  

• 22 слайд

  Во времена Коперника вершиной математических знаний была тригонометрия — плоская и сферическая. Когда Кеплер открыл законы обращения планет и оказалось, что планеты движутся по эллиптическим орбитам и с неравномерной скоростью, для изучения их движений имеющиеся математические знания и средства вычисления были уже недостаточны.
  
  

• 23 слайд

  В свете открытого Ньютоном закона всемирного тяготения оказывалось, что движения планет происходят не вполне по законам Кеплера, так как, помимо солнечного притяжения, каждая планета испытывает «возмущение» со стороны других планет. Это же относится и к движению Луны вокруг Земли.
  
  

• 24 слайд

  Так в трудах Ньютона и великих математиков XVIII в. Леонарда Эйлера, Алексиса Клода Клеро, Жозефа Луи Лагранжа, Пьера Симона Лапласа (1749—1827) сложилась небесная механика — раздел астрономии, изучающий при помощи точнейших математических методов движения небесных тел с учетом всех «возмущений».
  

• 25 слайд

  Галилео Галилей, направив на небо построенный им телескоп, сделал при помощи его выдающиеся открытия. Оказалось, что применение оптических стекол безмерно расширяет границы видимого мира!
  

• 26 слайд

  Однако вплоть до середины XIX в. достижения астрономии ограничивались исследованием формы и движений небесных тел, а о физической природе их в сущности ничего не было известно. Но когда в результате успехов физики возникли спектральный анализ и фотография, наступила новая эра в астрономии.
  

• 27 слайд

• 28 слайд

  Спектральный анализ и фотография развивались в тесной связи. Фотография позволила запечатлевать на пластинках спектры небесных тел, а потом исследовать их в лабораториях. Так на основе успехов физики сложилась новая область астрономии — астрофизика, которая к концу XIX в. уже достигла немалых успехов.
  
  

• 29 слайд

  Астрофизика – часть астрономии, которая изучает физические свойства небесных тел и процессы, протекающие в них и космическом пространстве.
  

• 30 слайд

  XX век ознаменовался важными достижениями в области физики. Были открыты электроны, рентгеновские лучи, явление радиоактивности, изменяемость и превращение элементов. Эти и другие открытия безмерно расширили знания о природе вещества.
  
  

• 31 слайд

  На протяжении XIX и начала XX в. загадкой для ученых оставался вопрос об источниках энергии Солнца и звезд. Казалось, нет в природе таких сил, за счет которых можно было бы пополнять огромный расход солнечной энергии на протяжении миллиардов лет.
  

• 32 слайд

  Важнейшая задача физики на Земле — создание таких приборов и установок, при помощи которых можно осуществлять «управляемые» ядерные реакции и уже по воле людей превращать одни элементы в другие.
  

• 33 слайд

  Так, в наше время при помощи астрономии изучаются и решаются проблемы физики, вопросы состояния и поведения вещества в таких условиях, которых нет на Земле, которые только в будущем могут быть созданы, и даже в таких, которые никогда не могут быть созданы на нашей планете.
  

• 34 слайд

  Изобретение радио в конце XIX в. также было одним из великих достижений физики. Оно быстро нашло свое применение в технике и позволило осуществить беспроволочную связь на дальние расстояния, а потом и по всему земному шару. Теперь радиоволны, приходящие на Землю из глубин Вселенной, улавливаются мощными радиотелескопами.
  
  

• 35 слайд

  В наше время как никогда тесна связь между астрономией и физикой. Это не значит, что ослабла связь астрономии с математикой. Наоборот, она только укрепилась и усилилась. Современная физика связана со сложными математическими расчетами. Современная небесная механика немыслима без огромных вычислительных работ. Например, сейчас уже известно свыше 1600 малых планет, и для каждой необходимо вычислить орбиту и следить за ее движением с учетом всевозможных «возмущений» от других планет.
  
  

• 36 слайд

  Но никогда и нигде не проявлялась так тесно связь астрономии с другими науками, с техникой, с народным хозяйством, как теперь, в освоении космического пространства.
  Сам по себе космический корабль, способный пролетать миллионы километров и приспособленный для длительного пребывания в нем людей,— творение высшей техники. Триумфом науки и техники является достигнутая возможность запустить такой корабль в космос с требуемой космической скоростью, позволяющей преодолевать притяжение Земли.
  

• 37 слайд

  Современная космонавтика — это творческое сотрудничество многих отраслей естествознания и техники.
  

• 38 слайд

  С глубокой древности астрономия связана с географией. Определение формы и размеров Земли, географических координат, ориентировка на суше и на море — все это всегда делалось и делается при помощи астрономии.
  
  

• 39 слайд

  С очень давних времен такие систематически повторяющиеся явления, как видимые движения Солнца и планет, фазы Луны, солнечные и лунные затмения, упоминаются в исторических и литературных памятниках.
  

• 40 слайд

  Структура и масштабы Вселенной
  

• 41 слайд

  Расстояния – шагом марш!
  Мы привыкли не задумываться о величине нашей Вселенной… Совершим пешую прогулку или поездку по ней?
  
  Наши самые быстрые сверхзвуковые пассажирские самолеты летают со скоростью приблизительно 2000 километров в час, скорость обычного автомобиля – 100 км в час, пешехода – 5 км в час. Как долго мы путешествовали бы хотя бы по ближайшим окрестностям Вселенной?
  – Орбита Луны проходит в 385 000 км. от Земли.
  Путешествие на самолете заняло бы на самолете 8 дней, на автомобиле – 160 дней, пешком – 9 лет! Впрочем, свет проходит данное расстояние всего за 1,3 секунды. 
  – Солнце - на расстоянии 149 664 900 километров. И теперь уже – даже на самолете до Солнца нам добираться 8 с половиной лет, на автомобиле – 170 лет, а пешком – более 3 тысяч лет! Впрочем, свет проходит данное расстояние 500 секунд – 8 минут и 20 секунд!
  Ближайшая звезда – Проксима Центавра – расположена на расстоянии 4.3 световых года. То есть луч света со скоростью 300 тыс км сек идет оттуда более 4 лет.
  – на самолете – более 2 млн лет,
  – на автомобиле – 46 млн лет,
  – Пешком – более 900 млн лет!
  За все время существования Вселенной пешком мы прошли бы лишь около 60 св. лет!
  А ведь до ее видимого края – 13.7 млрд. св. лет…
  

• 42 слайд

  Расстояния: шаг второй.
  Представим Солнце шаром размером в 1 метр (по пояс человеку). Тогда в этом масштабе:
  – Земля – в 100 метрах от него, размером примерно с мелкую вишню (8 мм),
  – Юпитер, размером с крупный апельсин (около 10 см), будет на расстоянии 500 метров.
  – Плутон будет на расстоянии около 4 км.
  – ближайшая звезда Проксима Центавра в этом масштабе будет от Солнца в 25 тысяч км.
  Многовато, уменьшим масштаб!
  

• 43 слайд

  Расстояния: шаг третий.
  Представим Солнце размером с бильярдный шар (7 см) . Тогда в этом масштабе:
  – Меркурий будет от него находится в 2 м 80 см,
  – Земля: 7 м 60 см (её размер 0.64 мм - как маковое зёрнышко), Луна 0.1 мм с диаметром орбиты 3см,
  – Плутон будет на расстоянии около 30метров.
  – ближайшая звезда Проксима Центавра в этом масштабе будет от Солнца в 2000 км.
  – размер Галактики будет 60 000 000 км.
  Снова - многовато!
  Даже если сделать Солнце размером с 1 пиксель на LCD-мониторе, то чтобы увидеть сразу же и Проксиму Центавра, потребуется монитор с диагональю около 8 километров.
  

• 44 слайд

  Расстояния: шаг четвертый.
  Далее – чтобы лучше представить размер Галактики и Вселенной в целом – вновь уменьшаем масштаб, размер орбиты Земли до орбиты электрона в атоме водорода (0.53 * 10-8 см).
  
  Тогда ближайшая звезда будет находиться от Солнца на расстоянии 0.014 мм.
  А диаметр самого Солнца – меньше миллиметра!
  
  Размер Галактики станет около 35 см , а от Солнца до чёрной дыры в центре 10 см (рукой подать!) .
  
  
  То есть, меняя масштабы, можно легко всё умозрительно представить, при последнем масштабе размер Вселенной (13.7 миллиарда св. лет) не такой большой, всего-то 47 км 950 м.
  

• 45 слайд

  Размеры – что такое большое и что такое маленькое во Вселенной
  Солнечная
  Солнечная система
  Звезды
  

• 46 слайд

• 47 слайд

• 48 слайд

  Расстояния в картинках, карта Вселенной
  
  
  Размеры Вселенной составляют около 30 миллиардов световых лет, или в метрах - 3×1026 . Сведем его в одну карту, и рассмотрим ее потом повнимательнее.
  
  На главном рисунке приведена "карманная карта Вселенной". Далее – на шести рисунках карта разрезана на равные части. По одной из осей откладывается расстояние от центра Земли. С одной стороны расстояние дано к единицах радиуса нашей планеты. С другой - в более привычных единицах: на карманной карте - это мегапарсеки, на шести отдельных листах шкала для удобства меняется (километры, астрономические единицы, парсеки, мегапарсеки).
  
  

• 49 слайд

  Расстояния в картинках, 1-я карта Вселенной
  
  
  На первом листе мы видим Землю и ее ближайшие окрестности. Показаны основные деления внутреннего строения Земли. Над поверхностью мы видим множество точек - это искусственные спутники. Точки нанесены неслучайно, это реальные данные на момент полнолуния 12 августа 2003 г. Отдельно выделены МКС и Космический телескоп. Видна полоса спутников системы GPS и геостационарные спутники. Выше - Луна и спутник WMAP.
  

• 50 слайд

  Расстояния в картинках, 2-я карта Вселенной
  
  
  На втором листе показана Солнечная система. Пояс астероидов представлен двумя сгущениями. Это связано с тем, что изображены лишь те малые планеты, что оказались вблизи небесного экватора. Т.к. плоскость эклиптики наклонена к экватору, то мы и видим два сгустка вблизи 12 и 24 часов. В самом верху условно показана граница гелиопаузы и спутники, подлетающие к ней. Показаны и объекты пояса Койпера. Отдельно выделена комета Галлея.
  

• 51 слайд

  Расстояния в картинках, 3-я карта Вселенной
  
  
  Третий лист самый скучный. Пусто от Плутона до ближайших звезд. Лишь облако Оорта .... Да и то, о нем мы имеем лишь косвенную информацию. Зато видно, как далеко до звезд. Даже летая от планеты к планете внутри нашей системы, мы смотрим на звезды как на недостижимые (пока) светила.
  

• 52 слайд

  Расстояния в картинках, 4-я карта Вселенной
  
  
  Вот они - звезды! Показаны звезды каталога спутника Гиппаркос, попавшие в экваториальную зону, а также некоторые известные светила, скопления и туманности.
  
  Для ближайших звезд мы можем построить и объемную карты – кто способен на трехмерное зрение, может рассмотреть, как они расположены в пространстве относительно Солнца
  

• 53 слайд

  Расстояния в картинках, 5-я карта Вселенной
  
  
  Приближаемся к границе нашей Галактики (она показана пунктирной линией, т.к. мы сильно смещены от центра, то граница, конечно же, несимметрична). Внутри Галактики показаны примечательные объекты: двойной радиопульсар, кандидат в черные дыры Cyg X-1, шаровое скопление М13. Выделен и центр Галактики. Вверху видим галактики Местной группы: Туманность Андромеды и всякая мелочь. В правом верхнем углу - М81. Это уже более далекая галактика.
  

• 54 слайд

  Расстояния в картинках, 6-я карта Вселенной
  
  
  Последняя картинка – космология, мир галактик. В самом низу наше скопление в Деве (справа, там где М87). Далекие объекты образовали как бы два столба. Это связано с тем, что в плоскости Млечного Пути поглощение света слишком велико, а потому далекие галактики и квазары мы видим лишь вне плоскости нашей Галактики. Благодаря тому, что карта конформная, детали крупномасштабной структуры переданы адекватно. Видна старая "Великая стена" и "Слоановская великая стена" - более далекая и длинная. Поскольку нанесены реальные объекты, то на больших расстояниях картина становится неполной - мы видим только самые яркие источники (квазары Слоановского цифрового обзора, например).
  Внизу – крупномасштабная структура Вселенной в трехмерном виде.
  

• 55 слайд

  Расстояния и размеры, повторение:
  Далее – чтобы лучше представить размер Галактики и Вселенной в целом – вновь – к наименьшему масштабу:
  – размер орбиты Земли до орбиты электрона в атоме водорода (0.53 * 10-8 см).
  
  – диаметр Солнца – 0.0046 ангстрема.
  Тогда ближайшая звезда будет находиться от Солнца на расстоянии 0.014 мм.
  
  Размер Галактики станет около 35 см , а от Солнца до чёрной дыры в центре 10 см (рукой подать!) .
  
  В таком масштабе размер Вселенной (13.7 миллиарда св. лет) не такой большой, всего-то 47 км 950 м.
  
  
  

• 56 слайд

  Массы – есть градации?
  Вся масса наблюдаемой Вселенной -- 1056 г;
  сверхскопления галактик (по Вокулеру) -- 1052 г;
  гигантские скопления галактик, которые входят в сверхскопление, -- ... 1048 г.
  Средняя масса отдельной галактики сейчас оценивается как величина ...1044 г.
  как гигантские пылевые облака с порядком массы 1040 г,
  звездные скопления обладают средней массой порядка 1036 г.
  звезды, несмотря на их ошеломляющее разнообразие, все-таки концентрируются по величине массы в пределах 1032 г.
  О планетах представление более расплывчато, поскольку нам известна, к сожалению, только одна семья планет. Но если отбросить крайние значения (Юпитер и Плутон), взять усредненную величину, то таким полномочным представителем окажется Уран 8,8 * 1028 г.
  спутники планет имеют массу порядка 1024 г.
  астероиды на диаграмме их распределения -- в интервале 1020 г для крупных и 1016 -- для мелких.
  Хотя существуют еще ледяные кольца Сатурна с наиболее частым поперечником 0,6 метра и, следовательно, с порядком массы 10-4 г.
  Но еще более удивительно, что и на другом конце мировой шкалы в микромире показатели степени подчиняются такой же закономерности.
  Масса электрона -- 9,1 * 10-28 г,
  масса протона и нейтрона -- 1,6 * 10-24.
  И даже масса покоя нейтрино, по предварительным результатам имеет порядок величины
  10-32 грамма.
  
  
  

• 57 слайд

• 58 слайд

• 59 слайд

  Особенности астрономических исследований
  

• 60 слайд

  В основе астрономии лежат наблюдения, производимые с Земли и лишь с 60-х годов нашего века выполняемые из космоса — с автоматических и других космических станций и даже с Луны. Аппараты сделали возможным получение проб лунного грунта, доставку разных приборов и даже высадку людей на Луну. Но так пока можно исследовать только ближайшие к Земле небесные светила. Играя такую же роль, как опыты в физике и химии, наблюдения в астрономии имеют ряд особенностей.
  

• 61 слайд

  Особенности астрономических методов
  Первая особенность состоит в том, что астрономические наблюдения в большинстве случаев пассивны по отношению к изучаемым объектам.
  Многие небесные явления протекают столь медленно, что наблюдения их требуют громадных сроков; так, например, изменение наклона земной оси к плоскости ее орбиты становится заметным лишь по истечении сотен лет.
  

• 62 слайд

  Мы наблюдаем положение небесных тел и их движение с Земли, которая сама находится в движении. Поэтому вид неба для земного наблюдателя зависит не только от того, в каком месте Земли он находится, но и от того, в какое время суток и года он наблюдает. Например, когда у нас зимний день, в Южной Америке летняя ночь, и наоборот. Есть звезды, видимые лишь летом или зимой.
  
  

• 63 слайд

  Все светила находятся от нас очень далеко, так далеко, что ни на глаз, ни в телескоп нельзя решить, какое из них ближе, какое дальше. Все они кажутся нам одинаково далекими. Поэтому при наблюдениях обычно выполняют угловые измерения и уже по ним часто делают выводы о линейных расстояниях и размерах тел.
  
  

• 64 слайд

  Расстояние между объектами на небе (например, звездами) измеряют углом, образованным лучами, идущими к объектам из точки наблюдения. Такое расстояние называется угловым и выражается в градусах и его долях. При этом считается, что две звезды находятся недалеко друг от друга на небе, если близки друг другу направления, по которым мы их видим.
  
  

• 65 слайд

  Измерения высоты, углового расстояния объекта от горизонта, выполняют специальными угломерными оптическими инструментами, например теодолитом. Теодолит — это инструмент, основной частью которого служит зрительная труба, вращающаяся около вертикальной и горизонтальной осей. С осями скреплены круги, разделенные на градусы и минуты дуги. По этим кругам отсчитывают направление зрительной трубы. На кораблях и на самолетах угловые измерения выполняют прибором, называемым секстантом (секстаном).
  

• 66 слайд

  Телескопы и радиотелескопы
  

• 67 слайд

  Термин телескоп произошёл от двух греческих слов, которые в переводе означают «далеко» и «наблюдаю». Это оптический прибор, состоящий из различных линз, который позволяет зрительно приближать предметы, находящиеся на значительном расстоянии от наблюдателя. 
  

• 68 слайд

  Изобретателем телескопа считается Галилео Галилей, который в 1610 году собрал устройство, с помощью которого смог разглядеть не только горы и кратеры Луны, но и 4 спутника Юпитера. Хотя не факт, что Галилей был первым человеком, научившимся использовать линзы для увеличения предметов. При раскопках Трои были обнаружены довольно хорошо выполненные линзы из хрусталя.
  

• 69 слайд

  Обсерваторией называют специальное сооружение, которое позволяет наблюдать различные астрономические, а иногда и земные явления с помощью большого телескопа. Как правило, в обсерватории имеется несколько телескопов, и она имеет вращающийся купол. Располагают обсерватории обычно на возвышенностях.
  

• 70 слайд

  Для исследования космоса применяют радиотелескопы и тепловизоры. Радиотелескоп – это устройство, предназначенное для исследования электромагнитного излучения космических объектов в частотном диапазоне от десятков МГц до десятков ГГц. Космические тепловизоры передают изображение поверхностей объектов в инфракрасном диапазоне.
  

• 71 слайд

  Радиотелескоп – прибор, который широко применяется в астрономических исследованиях, для изучения электромагнитного излучения различных астрономических объектов. В устройстве радиотелескопов используют специальные антенны, которые позволяют улавливать частоты от нескольких десятков мегагерц до нескольких десятков гигагерц
  

• 72 слайд

  Развитие радиоастрономии (раздел астрономии, который занимается изучением космических радиоволн) и создание первых радиотелескопов обязано американскому радиоинженеру Карлу Янскому. Янский работал радиоинженером в телефонной компании и ему пришлось изучать помехи неизвестного происхождения.
  

• 73 слайд

Краткое описание документа:

Ни для кого не секрет, что астрономию включили в образовательный процесс. Если ребёнок уходит из 9-го класса школы, то эта учебная дисциплина ждёт его в колледже, техникуме или факультете для СПО на базе института. Эта презентация может помочь преподавателям в объяснении самых основ этой увлекательной и познавательной науки - астрономии.