Проект на тему "Обзор отечественных астрономических обсерваторий"

Министерство образования и науки Самарской области

ГБПОУ «ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»

ПРОЕКТ

Обзор отечественных астрономических обсерваторий

АСТРОНОМИЯ

40.02.01 Право и организация социального обеспечения

Студенты

Писяева Е.Д.

Шагина А.О.

Оценка выполнения и защиты проекта     ____________

Руководитель                                                 _________           Анциферова М.Б.

Самара, 2021

Содержание

Введение…………………………………………………………………3

1. Основная часть…………………………………………………….4                                                                                  

1.1 Главная астрономическая обсерватория РАН…..……….……...........4

1.2 Специальная астрофизическая обсерватория РАН….....…….....……7

1.3 Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН…….8

1.4 Астрономическая обсерватория имени В. П. Энгельгардта

Казанского федерального университета………………………………….8

1.5 Астрономическая обсерватория Иркутского государственного

университета……………………………………………………………......9

2. Практическая часть…………………………………………….10

2.1 Сравнительная таблица отечественных астрономических обсерваторий……………………………………………………………....10

2.2 Изготовление телескопа своими руками………………………….…11

Вывод ……………………………………………………………………12

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………..14

Приложение А Таблица 1……………………………………….........16

Приложение Б Телескоп………...……………………………..……..17

Введение

Астрономические обсерватории — это научно-исследовательские учреждения, в которых ведутся систематические наблюдения небесных светил и явлений и проводятся исследования в области астрономии.
Обычно обсерватория возводится на возвышенной местности, чтобы ничего не мешало обзору. Обсерватории оснащаются инструментами для наблюдений (как оптическими телескопами, так и радиотелескопами), приборами для обработки результатов наблюдений и другими приспособлениями, помогающими в характеристике небесных тел.

Впрочем, астрономия началась ещё в глубокой древности, задолго до появления инструментов. Первые астрономические сооружения, где внимание уделялось движению Солнца и других звёзд, строились, предположительно, китайцами и индейцами майя для определения времени и для земледельческих работ.

В современном мире всё больше значения приобретает вопрос освоения космического пространства. Наша страна удерживает лидирующие позиции в этой сфере, но, кроме изучений непосредственно в космосе, множество исследований совершается в обычных наземных обсерваториях.

Именно поэтому мы считаем актуальным и интересным обратиться к описаниям некоторых отечественных астрономических обсерваторий и сравнить их.

Цель исследования: Узнать, какой вклад в развитие космонавтики вносят отечественные астрономические обсерватории.

Задачи исследования:

1.      Изучить научно-популярную литературу и ресурсы сети Интернет по данной теме.

2.      Сравнить различные обсерватории и составить обобщающую таблицу.

3.      Создать телескоп своими руками.

Методы исследования: работа с литературой, ресурсами Интернета, анализ, синтез, обобщение.

Основу исследования составила литература по исследуемой теме и интернет-ресурсы.

Структура данной работы определяется ее целью, задачами и логикой исследования. Исследовательская работа включает в себя введение, основную часть, практическую часть, заключение, список литературы и приложения. Основная часть работы посвящена отечественным астрономическим обсерваториям.

1. Основная часть

1.1 Главная астрономическая обсерватория РАН

Некоторое время в России существовали только неофициальные частные обсерватории.

Так, сохранилась информация о том, что в 1692 году на колокольне в далёких от столицы Холмогорах, близ Архангельска, по инициативе архиепископа Афанасия (А. А. Любимов) была оборудована первая в России астрономическая обсерватория для наблюдения звёздного неба. Ф. Ю. Зигель в книге «Астрономы наблюдают» отмечает следующее: «На Куроострове, всего в двух километрах от Холмогор, в 1711 году, спустя девять лет после смерти Афанасия, родился Михаил Васильевич Ломоносов. В юности он, несомненно, слышал рассказы об Афанасии и его обсерватории, так что вполне возможно, что эти рассказы возбудили у Ломоносова интерес к астрономии» [3, c. 51]

Следующая обсерватория появилась в 1701 году в Москве при Навигацкой школе. Размещалась она на Сухаревой башне, и руководил ей Яков Вилимович Брюс, ближайший соратник Петра. Помимо телескопов, в ней были угломерные инструменты, секстанты и квадранты для определения высот светил. Никаких открытий в астрономии сделано не было, но роль обсерватории в распространении астрономических знаний несомненно велика. В 1716 году обсерваторию перевели вместе с Навигацкой школой в Санкт-Петербург.

Первая официальная академическая обсерватория была основана в 1725 году в Петербурге Петром I, хотя открылась она уже при Екатерине I. Это была восьмиугольная башня, которая до сих пор находится над зданием библиотеки академии наук, на Васильевском острове. Впрочем, вскоре обнаружилось, что обсерватория имеет множество недостатков, в том числе и расположение в черте города.

В 1830 г. по указу Николая I профессор В. Я. Струве, был послан за границу, чтобы осмотреть главнейшие обсерватории Западной Европы и разработать проект новой обсерватории. Благодаря его стараниям, в 1835 на Пулковских высотах была заложена Пулковская обсерватория (Главная астрономическая обсерватория РАН), и в 1839 г. состоялось торжественное открытие главной обсерватории России, оборудованной совершенными инструментами (в том числе самым большим в то время в мире телескопом с 38-сантиметровым объективом).

В момент открытия обсерватории основным направлением работ было определение положения звёзд в пространстве, вычисление астрономических данных, поиск и исследование двойных звёзд. Составленные абсолютные каталоги положений звёзд принесли Пулковской обсерватории мировую славу и титул «астрономической столицы  мира».

Пулковский меридиан, проходящий через центр главного здания обсерватории и расположенный в 30°19,6' к востоку от Гринвича, был точкой отсчёта для всех географических карт России, пока в 1884 г. за нуль-пункт отсчёта долготы на всём земном шаре не был принят Гринвичский меридиан.

«Ни один астроном не может считать себя вполне усвоившим современную наблюдательную астрономию в её наиболее разработанной форме, если он не познакомился с Пулковской обсерваторией во всех её особенностях, – писал английский астроном девятнадцатого века Эри. – Я ничуть не сомневаюсь в том, – продолжает он, – что одно пулковское наблюдение стоит по меньшей мере двух, сделанных где бы то ни было в другом месте» [3, c. 56].

Во время Великой Отечественной войны все здания обсерватории были полностью разрушены, но основную часть оборудования средних размеров удалось спасти. Ещё до окончания войны было принято решение восстанавливать обсерваторию на старом месте, и в мае 1954 г. обсерватория открылась вновь. При этом дополнительно были основаны новые отделения. Обсерватория организовала множество экспедиций для определения разностей в широте, наблюдения Венеры и солнечных затмений, изучения астроклимата. В послевоенный период был построен Большой пулковский радиотелескоп (БПР) – прообраз крупнейшего в мире радиотелескопа РАТАН-600. В 1980-х годах обсерватория принимала участие в советской программе по наблюдению кометы Галлея.

Научная деятельность обсерватории охватывает практически все приоритетные направления фундаментальных исследований современной астрономии: небесная механика, звёздная астрономия, солнечно-земные связи, астрофизика, астрометрия и радиоастрономия. Также проводятся планетные исследования. Именно здесь занимались определением скорости вращения больших планет и экспериментально подтвердили фрагментарность колец Сатурна.

На данный момент Пулковская обсерватория – одна из немногих обсерваторий в мире, которая имеет ряды наблюдений в 30-60 лет различных объектов Солнечной системы, двойных и кратных звезд и звезд с невидимыми спутниками. Ведутся совместные наблюдения и научные работы с учреждениями Великобритании, США, Германии, Японии и других стран.

1.2 Специальная астрофизическая обсерватория РАН

Специальная астрофизическая обсерватория РАН – крупнейший в России центр наблюдения за Вселенной, находящийся в Нижнем Архызе на Кавказе и построенный в 1966 году.

Обсерваторию создавали для обеспечения работы самых больших в то время телескопов БТА и РАТАН-600, которые начали использоваться в 1975–1977 гг.

БТА – Большой Телескоп Азимутальный – единственный в Евразии оптический телескоп с диаметром главного зеркала 6 м. Это первый в мире большой телескоп на азимутальной монтировке. Высота телескопа 42 м. Вес – около 600 тонн. На БТА ведутся спектральные и фотометрические наблюдения звезд и галактик.

РАТАН-600 – Радиотелескоп Академии наук – единственный в мире радиотелескоп с кольцевым главным зеркалом диаметром 600 м, которое состоит из 895 элементов – плоских металлических щитов высотой 11,5 м. На РАТАНЕ-600 ведутся радионаблюдения Солнца, ближайших планет, межзвездной среды, активных объектов Вселенной и т. д.

Данными, которые добывают оптические приборы, вот уже больше 40 лет "питаются" фундаментальные исследования российских ученых. Телескопы имеют статус национальных инструментов, наблюдательное время которых на конкурсной основе распределяет программный комитет. Специалисты из-за рубежа годами ждут выхода на инструмент.

В обсерватории развиваются такие направления, как: радиоастрономия, звёздная астрономия, космология и внегалактическая астрономия. Проводятся изучения Солнца и Солнечной системы, планетарные исследования. Обсерватория внесла свой вклад в науку с помощью спектральных и фотометрических наблюдений звёзд и Галактик, радионаблюдения Солнца, ближайших планет и межзвёздной среды.

1.3 Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН

Считается, что обсерватория, стоявшая у истоков радиоастрономии в нашей стране, была основана 11 апреля 1956 года, когда было подписано Распоряжение Совета Министров СССР, разрешающее Академии наук построить в Серпуховском районе здание радиоастрономической станции ФИАН. В 1990 году она вошла в состав Астрокосмического центра ФИАН, а в 1996 году её переименовали в обсерваторию, дав современное название.

Сейчас комплекс обсерватории представляет собой 3 крупных действующих радиотелескопа и некоторое количество административных зданий. Так, например, действуют RT-22 (Радиотелескоп с тарелкой 22 метра – старейший телескоп в обсерватории и один из старейших телескопов в России) и DCR-1000 (Диапазонный Крестообразный Радиотелескоп 1000-метровый – радиотелескоп из двух антенн Север-Юг и Восток-Запад, расположенных в форме креста).

За всё время существования на обсерватории построено и работают несколько радиоастрономических инструментов мирового класса. Кроме радиоастрономии, изучается астрофизика и астрометрия. Обсерваторией получено несколько свидетельств о научных открытиях: открытие Сверхкороны Солнца, обнаружение у неё радиальной структуры, обнаружение рекомбинационных радиолиний.

1.4 Астрономическая обсерватория имени В. П. Энгельгардта Казанского федерального университета

Астрономическая обсерватория имени В. П. Энгельгардта Казанского федерального университета — обсерватория, расположенная в 20 км к западу от Казани в посёлке Октябрьский  Зеленодольского района Татарстана.

Свою историю обсерватория ведёт с 1897 года, когда известный астроном и общественный деятель В. П. Энгельгардт по причине преклонных лет прекратил практические наблюдения и передал в дар Казанскому Императорскому университету уникальное, по тем временам, астрономическое оборудование своей частной обсерватории в Дрездене. Василий Павлович поставил условием своего пожертвования, чтобы инструменты его были установлены в кратчайшее время и на них были начаты наблюдения, но наблюдения в центре города были неудобны из-за сильной засветки, и в 1901 году состоялось открытие загородной обсерватории, которая в 1903 году официально получила название Энгельгардтовской. Во время Великой Отечественной войны обсерватория являлась одной из немногих на территории СССР, продолживших свою работу, и получила за военные годы сотни фотопластинок звёздных полей, комет, малых планет.

В обсерватории находятся и до сих пор используются такие измерительные приборы, как Меридианный круг Репсольда, изготовленный в 1845 году в Гамбурге известным конструктором астрономических инструментов Репсольдом, и телескоп-гелиометр – один из первых гелиометров, вышедший из мастерских Репсольда.

Обсерватория занимается развитием астрометрии, звёздной астрономии и метеоритики. Особое значение для науки имеют наблюдения малых планет, комет, покрытий звёзд Луной и спектральные наблюдения,  а также работы по теории движения комет А. Д. Дубяго и создание метода изучения тёмных туманностей. В 1986 году обсерватория принимала участие в советской программе по наблюдению кометы Галлея.

1.5 Астрономическая обсерватория Иркутского государственного университета

Астрономическая обсерватория Иркутского государственного университета — научно-исследовательское учреждение в Иркутске, начавшее свою историю в 1924 году с предложения советского астронома А. Я. Орлова о создании в Иркутске широтной станции для определения движения полюса Земли. Александр Яковлевич лично выбрал место, куда в 1928 году поступил первый инструмент, а в 1931 была официально образована широтная станция. Впоследствии широтная станция стала астрономической обсерваторией.

В 1957 году здесь велись наблюдения за самым первым искусственным спутником Земли, который запустили 4 октября. В 1950-1960-х иркутская служба времени была признана одной из лучших в СССР.

Кроме того, обсерватория координировала работы по комплексному изучению Витимского болида, наблюдавшегося на севере Иркутской области в ночь на 25 сентября 2002 года.

В 2018 году в башне был установлен новый инструмент – телескоп-рефрактор, над созданием и установкой которого два года работали сотрудники планетария, специалисты Института солнечно-земной физики СО РАН и любители астрономии Иркутской области. Диаметр объектива инструмента – 170 мм. Высокое качество оптики позволяет применять увеличение вплоть до 300 крат и пользоваться окулярами с широким полем зрения. Это самый большой стационарный инструмент, доступный для публичных наблюдений в Иркутской области.

На данный момент проводятся исследования солнечной активности и солнечно-земных связей.

2. Практическая часть

2.1 Сравнительная таблица отечественных астрономических обсерваторий

 Мы составили сравнительную таблицу отечественных астрономических обсерваторий (Таблица 1). В неё внесены данные о географическом расположении обсерваторий, их высоте над уровнем моря в метрах. Также мы записали направления, по которым осуществляются научные работы, и указали значение деятельности обсерваторий для астрономии.

Из составленной таблицы видно, что функционирующие в России обсерватории проводят исследования по многим фундаментальным направлениям астрономии, делая существенный вклад в освоение космического пространства.

2.2 Изготовление телескопа своими руками

В 1609 году Галилео Галилеем был создан первый телескоп-рефрактор, который он использовал для астрономических наблюдений. Устройство его было достаточно простым: в трубе на расстоянии располагались две линзы: объектив − выпуклая линза с фокусным расстоянием и окуляр – вогнутая рассеивающая линза. Эта оптическая схема давала неперевёрнутое изображение. Недостатками устройства являлись малое поле зрения и слабая яркость картинки. Впрочем, несмотря на это, в течение двух первых лет наблюдений Галилею удалось обнаружить четыре спутника Юпитера, а также  разглядеть пятна на Солнце и горы на Луне. Следует отметить, что такая система всё ещё используется, например, в театральных биноклях.

В 1611 году немецкий ученый Иоганн Кеплер предложил свою конструкцию телескопа – с двумя собирающими линзами. Схема позволила увеличить поле зрения и сделать изображение более ярким, но оно было перевернутым, хотя это не имеет особого значения для исследования небесных тел. Первый телескоп по схеме Кеплера был сделан в 1613 году ученым Кристофом Шейнером, и, по сути, все последующие телескопы-рефракторы являются трубами Кеплера. Оптические системы, построенные по схеме Кеплера, применяются для телескопов, подзорных труб, дальномеров, а также для морских биноклей большого увеличения.

Упрощённый телескоп по схеме Кеплера мы изготовили в домашних условиях из подручных материалов, разработав схему (все размеры указаны в сантиметрах).

Для сборки схемы телескопа мы использовали:

·        В качестве основания взята картонная труба от упаковочной плёнки высотой 18 см и диаметром 5,5 см.

·        Линзы увеличительного стекла диаметром 60мм и 25мм.

·        Часть пластиковой трубы тубуса от герметика высотой 8 см и диаметром 5 см.

·        Уплотнительная прокладка из пененного материала.

·        Декоративная отделка цветной бумагой и изоляционной лентой.

Увеличение собранного телескопа составляет 1х15. Объектив создает перевернутое действительное изображение бесконечно удалённого предмета в фокальной плоскости, которое можно видеть с помощью окуляра как в лупу. Телескоп позволяет самостоятельно осуществлять астрономические наблюдения, словно мы находимся в одной из отечественных обсерваторий.

Вывод

В ходе работы мы осуществили поставленную нами цель и выяснили, какой вклад в развитие космонавтики вносят отечественные астрономические обсерватории, обзор которых был проведён в проекте.

Освоение космического пространства является очень значительным вопросом современной науки: понимая, что происходит во Вселенной и за её пределами, люди узнают собственный дом, свою планету. В нашей стране упорно развивается космонавтика, но состояние наземной астрономии не совсем соответствует статусу крупной мировой державы. Многие обсерватории, действующие на территории России, основаны в дореволюционные или советские времена, а обсерватории двадцать первого века постройки можно пересчитать по пальцам. Скорее всего, это вызвано тем, что в течение нескольких десятков лет поддержка астрономических исследований была явно недостаточной. На данный момент ситуация, по-видимому, начинает постепенно меняться к лучшему.

Наземная оптическая астрономия ещё не сказала своё последнее слово, ведь космические телескопы не только намного дороже, но и гораздо сложнее в обслуживании (некоторые из них вообще не обслуживаются и в случае серьезной неисправности остаются на орбите ненужным мусором). Таким образом, при постоянном финансировании государства российские астрономические обсерватории будут служить науке ещё много десятилетий.

Развивая наш проект, в дальнейшем можно охватить большее количество обсерваторий, которых в Российской Федерации насчитывается около 60, и тем самым сделать таблицу, составленную при исследовании, подробнее.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.     Василий Яковлевич Струве: Сборник статей и материалов к 100-летию со дня смерти / Академия наук СССР. Астрономический совет; Под ред. акад. А. А. Михайлова. – М.: Наука, 1964. – 251 с. (URL: http://books.e-heritage.ru/book/10084247)

2.     Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки истории астрономии в России. – М.: Гостехиздат, 1956. – 397 с. (URL: http://books.e-heritage.ru/book/10079903)

3.     Зигель Ф.Ю.  Астрономы наблюдают. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Наука, 1985. – 191 с. (URL: https://bookree.org/reader?file=449333)

4.     Сто лет Пулковской обсерватории: Сборник статей / Академия наук СССР; отв. ред. С. И. Белявский. – М; Л: Изд-во Академии наук СССР, 1945. – 272 с. (URL: http://books.e-heritage.ru/book/10083562)

Ресурсы сети Интернет

5.     Астрономическая обсерватория им. Энгельгардта (АОЭ)  [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://kpfu.ru/physics/struktura/kafedry/otdelenie-astrofiziki-i-kosmicheskoj-geodezii/astronom-observ-engelgardta (13.02.2021)

6.     Астрономический проект Космос. Обсерватории России [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://astro-pages.ru/index.php?action=1370276772&infok=1 (16.02.2021)

7.     ГАИШ: Государственный астрономический институт имени Штернберга [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://sai.msu.ru (12.02.2021)

8.     ГАО РАН — Главная (Пулковская) Астрономическая Обсерватория РАН [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gaoran.ru (18.02.2021)

9.     Космический мемориал. Обсерватория имени В.П. Энгельгардта [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://sm.evg-rumjantsev.ru/grave/engelgardt-odservatory (16.02.2021)

10.  Лаборатория астрометрии и звездной астрономии ГАО РАН [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.puldb.ru (12.02.2021)

11.  Пущинская РадиоАстрономическая Обсерватория [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.prao.ru (20.02.2021)

12.  Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http:// http://www.sao.ru (21.02.2021)

Приложение А

Таблица 1

Название	Место расположения	Высота над уровнем моря, м	Направление	Вклад в астрономию
Пулковская астрономическая обсерватория РАН	Санкт-Петербург	75	небесная механика; звёздная астрономия; солнечно-земные связи; астрофизика; астрометрия; радиоастрономия; планетные исследования	создание абсолютных каталогов положений звёзд; поиск и исследование двойных звёзд; создание каталога звёзд околополярной области неба; наблюдение кометы Галлея (1986); определение скорости вращения больших планет; экспериментальное подтверждение фрагментарности колец Сатурна
Специальная астрофизическая обсерватория РАН	п. Нижний Архыз, Карачаево-Черкесия	2100	радиоастрономия; звёздная астрономия; космология; изучение Галактики; внегалактическая астрономия; изучение Солнца; планетные исследования	спектральные и фотометрические наблюдения звёзд и Галактик; радионаблюдения Солнца, ближайших планет и межзвёздной среды;
Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН	Пущино	190	радиоастрономия; астрофизика; астрометрия	открытие Сверхкороны Солнца; обнаружение радиальной структуры Сверхкороны Солнца; обнаружение рекомбинационных линий
Астрономическая обсерватория имени В. П. Энгельгардта Казанского федерального университета	п. Октябрьский, Казань	92	астрометрия; фотографическая астрометрия; звёздная астрономия; метеоритика	наблюдения малых планет, комет, покрытий звёзд Луной; спектральные наблюдения; создание работ по теории движения комет (А. Д. Дубяго); создание метода изучения тёмных туманностей; наблюдение кометы Галлея (1986)
Астрономическая обсерватория Иркутского государственного университета	Иркутск	456	исследования солнечной активности; солнечно-земные связи	наблюдения за первым искусственным спутником Земли (1957); координация работ по комплексному изучению Витимского болида (2002)

Приложение Б

Телескоп