- •1.1 Предмет астрономии, объекты изучения.
- •1.2 Разделы астрономии.
- •2.1. Созвездия, их число и история возникновения.
- •2.2. Суточное вращение, понятие о небесной сфере.
- •2.3. Основные пункты и круги, системы координат на небесной сфере.
- •2.4. Системы небесных координат.
- •2.5. Условия для восхода и заката светил.
- •3.1. Эклиптика, эклиптическая система координат. Зодиак и зодиакальные созвездия.
- •3.2. Измерение времени.
- •3.3. Календарь, принципы его построения и различные виды.
- •3.5 Юлианские дни.
- •3.6. Рефракция.
- •3.7. Определение формы и размеров Земли. Триангуляция.
- •Строение солнечной системы
- •5.1. Древние представления о строении мира.
- •5.2. Системы Браге, Бруно и Коперника.
- •5.3. Видимое движение планет и его объяснение. Конфигурации планнет.
- •5.4. Определение расстояний в Солнечной системе.
- •5.5. Годичные параллаксы звезд.
- •6.Движение Луны.
- •6.1. Видимое движение и фазы Луны.
- •6.2 История лунной теории.
- •6.3 Фазы.
- •6.4 Синодический, сидерический и драконический месяцы.
- •6.5 Солнечные и лунные затмения.
- •6.6 Сарос. История затмений.
- •7. Начала небесной механики.
- •7.1 Законы Кеплера.
- •7.2 Элементы эллиптических орбит.
- •7.3 Эфемериды небесных тел
- •8. Влияние масс небесных тел на их движение.
- •8.1 Методы определения масс небесных тел.
- •8.2. Приливы и отливы.
- •8.4 Прецессия и нутация земной оси.
- •8.5 Задача трёх тел.
- •8.6 Задача n тел.
- •8.8 Открытие новых планет.
- •9. Основы космонавтики.
- •9.1 Космические скорости.
- •9.2 Проблема межзвёздных перелётов.
- •Методы астрофизических исследований.
- •10. Яркость небесных тел. Астрофотометрия.
- •10.1 Связь между яркостью объекта, его угловыми размерами и освещённостью, которая образуется в месте наблюдения.
- •10.2 Формула Погсона.
- •10.3 Шкалы звёздных величин.
- •10.4 Цвета звёзд.
- •10.5 Абсолютные звёздные величины.
- •11. Астрономические инструменты.
- •11.1 Оптические телескопы.
- •11.2 Основные характеристики телескопов.
- •11.3 Радиотелескопы.
- •11.4 Радиоинтерферометры со сверхдлинной базой.
- •11.5 Современные телескопы (новые технологии и методы).
- •11.6 Астрономические наблюдения со стратосферных и космических обсерваторий.
- •11.7 Инфракрасная астрономия.
- •11.8 Ультрафиолетовая, рентгеновская и гамма - астрономия.
- •11.9 Понятие о методах нейтринной астрономии.
- •12 Система земля – Луна и ее характеристики
- •12.1 Система Земля - Луна.
- •12.2 Строение атмосферы Земли. Внутреннее строение Земли. Магнитное поле Земли и радиационные пояса.
- •12.3 Рельеф Луны. Химический состав и физические условия на поверхности Луны.
- •13. Физические условия на Меркурии, Венере, Марсе.
- •13.1 Правило Тициуса - Боде. Общие сведения.
- •Эволюция атмосфер планет земной группы:
- •13.2 Рельеф, атмосфера Меркурия.
- •13.3 Рельеф, атмосфера Венеры.
- •13.4 Рельеф, атмосфера Марса.
- •13.5 Спутники Марса – Фобос и Деймос.
- •13.6 Проблема поиска жизни в Солнечной системе.
- •14 Физические условия на Юпитере и Сатурне.
- •14.1 Рельеф и атмосфера Юпитера.
- •14.3 Рельеф, атмосфера Сатурна.
- •14.4 Кольца Сатурна.
- •14.5 Спутники Сатурна.
- •15 Рельеф, атмосфера и спутники Урана, Нептуна.
- •15.1 Рельеф, атмосфера Урана.
- •15.2 Спутники и кольца Урана.
- •15.3 Рельеф, атмосфера Нептуна.
- •15.4 Спутники и кольца Нептуна.
- •15.5 Карликовые планеты.
- •16. Малые тела Солнечной системы.
- •16.1 Астероиды.
- •16.2 Метеоры, метеориты.
- •16.2 Кометы. Физические процессы в ядрах и хвостах комет. Происхождение комет, метеорные потоки, их связь с кометами.
- •16.4 Наиболее известные кометы.
- •17. Основные параметры Солнца.
- •17.1 Размеры, масса, средняя плотность, температура. Верчение Солнца.
- •17.4 Фотосфера Солнца. Грануляция.
- •18.1 Модель внутреннего строения Солнца.
- •18.2 Активные образования в атмосфере Солнца: пятна, флокулы, протуберанцы, вспышки.
- •18.3 Общее магнитное поле Солнца, магнитное поле в области солнечных пятен и иных образований.
- •18.4 Радио- и рентгеновское излучение Солнца. Солнечный ветер и магнитосфера Земли.
- •18.5 Цикличность солнечной активности и её связь с явлениями на Земле.
- •19.1 Методы определения расстояний в астрономии. Единицы расстояний – парсек и световой год.
- •19.2 Основные характеристики звезд.
- •19.4 Спектры, спектральная классификация. Аномалии химического состава.
- •20.4 Двойные и кратные звёзды.
- •20.8 Спектрально-двойные звёзды.
- •21.1 Классификация переменных по характеру переменности.
- •22.2 Эволюция звёзд.
- •23.1 Млечный Путь. Методы звёздной статистики.
- •23.2 Звёздные скопления: шаровые и рассеянные, их диаграмма "спектр - светимость" и оценка возраста. Звёздные ассоциации.
- •24.1 Собственное движение и лучевые скорости звезд. Пекулярные скорости звезд и Солнца в Галактике. Вращение Галактики.
- •25.2 Взаимодействующие галактики. Ядра галактик и их активность.
- •25.4 Определение расстояний до галактик.
- •26.1 Красное смещение в спектрах галактик.
- •26.2 "Горячая Вселенная". Современные представления о строении и эволюции Вселенной.
- •26.3 Первые минуты существования Вселенной. Происхождение химических элементов.
- •26.4 Возникновение и эволюция звезд большой и малой массы.
- •26.5 Заключительные стадии эволюции звезд. «Черные дыры».
- •26.6 Эволюция галактик.
- •26.7 Строение Солнечной системы. Общие закономерности..
- •27.1 Развитие космологии.
- •27.2 Вакуум.
- •27.3 Геометрия Вселенной.
- •27.4 Случайная Вселенная.
- •27.5 Антропный принцип.
- •28.1 Школьные телескопы.
- •28.2 Угломерные приборы.
- •28.3 Спектральные приборы.
- •28.4 Простейшие практические работы по астрономии в средней школе.
27.3 Геометрия Вселенной.
Со времён Евклида Вселенная мыслилась трёхмерной. СТО Эйнштейна использует в качестве геометрической структуры четырёхмерное псевдоевклидово пространство событий. Интервал между двумя близкими событиями выражается следующим образом:
ds2 = c2dt2 - dx2 - dy2 - dz2.
Время входит в определение физического пространства, являясь собственным для каждой системы отсчёта. Длина отрезка и промежутка времени зависят от взаимного движения систем отсчёта. Структура физического пространства задаётся метрикой евклидова типа, фиксированной вне всякой зависимости от каких-либо материальных взаимодействий.
В ОТО свойства пространства - времени не задаются наперёд, а определяются для каждого конкретного случая в зависимости от материальных обстоятельств. При этом учитываются поля тяготения.
ds2 = gikdxidxk,
где i,k = 0,1,2,3; gik = gik(x0,x1,x2,x3).
На метрику пространства влияют физические процессы. В рамках ОТО тела деформируют пространство. Фундаментальный смысл геометризации тяготения состоит в том, что пространство и время как формы бытия материи находят своё непосредственное представление в объективной реальности физического поля универсального (гравитационного) взаимодействия и сами по себе (без поля) существовать не могут. На место абстрактного пространства Ньютона встаёт поле тяготения, которое образует физическую структуру пространства и проявляется своим удерживающим действием на все материальные объекты. Всякая индивидуализированная частица изменяет гравитационное поле, а поле влияет на её движение.
В начале ХХ столетия многие физики хотели создать единую теорию взаимодействий, объединяющую электромагнитное и гравитационное взаимодействия. Т. Калуца предложил в 1921 году провести это объединение, постулируя, что пространство - время имеет не четыре измерения, а пять. Экспериментальные данные свидетельствуют о четырёхмерности, но для успеха объединения не имеют значения размеры пятого измерения пространственно-временного континуума. Попыткой построить единую теорию занимался Эйнштейн в последние годы жизни.
В 70-х годах интерес к многомерной физике оживился. Возникло понимание того, что в единой теории поля могут быть устранены квантовомеханические расходимости и аномалии. В простейшем варианте объединённой теории помимо четырёхмерного пространства-времени возникает семимерное компактное пространство, которое можно для некоторой наглядности отождествить с семимерной сферой.
Фундаментальная физика, соответствующая объединённому взаимодействию, формируется на планковских величинах (l = 10-33 см.) Эта величина совпадает с тем критическим расстоянием, на котором теряет смысл квантовая электродинамика. Поэтому естественно предположить, что размеры семимерной компактной сферы совпадают по порядку величины с планковским расстоянием и поэтому не проявляются непосредственно при исследовании физической геометрии.
Некоторый прогресс в этом вопросе наметился после введения идеи суперструн. В основе этой идеи лежит представление о том, что основным элементом физической геометрии является не точка, а одномерное образование - струна. Суперструна - прообраз истинно элементарных частиц (электронов и кварков). Ранее полагали, что такие частицы имеют нулевые размеры, теперь же - планковские.
В теории суперструн удалось ликвидировать многие расходимости. Размерность, которой соответствует непротиворечивая теория суперструн равна 506. Из этого числа четыре относятся к пространственно - временному континууму, а остальные соответствуют компактному объёму с планковскими размерами. В момент образования Метагалактики (15 - 20 млрд лет назад) все пространственные размерности, кроме трёх, компактифицировались, уменьшились до планковских размеров. Сейчас на больших расстояниях (вплоть до размеров Метагалактики) пространство евклидово и трёхмерно, на очень малых, планковских, геометрия многомерна и неевклидова.
Новая теория должна включать как обязательный элемент переменность фундаментальных постоянных - масс, размерности пространства, констант взаимодействий. Непосредственные наблюдения и современная космология свидетельствуют, что начиная со времени расширения Метагалактики (~1с)
константы не менялись. Следовательно, значения фундаментальных постоянных могли фиксироваться на очень малых временах, когда возникали мини-вселенные. Следовательно, полная единая теория элементарных частиц и теория возникновения мини-вселенных - два разных аспекта одного явления. Истинная и полная теория - синтез космологии и теории элементарных частиц.