Билеты по астрономии, 11 класс (стр. 3 из 10)

Земная атмосфера задерживает часть идущего из космоса излучения. Видимый свет, проходя через нее, тоже искажается: движение воздуха размывает изображение небесных тел, и звезды мерцают, хотя на самом деле их яркость неизменна. Поэтому с середины XX века астрономы начали вести наблюдения из космоса. Вне атмосферные телескопы собирают и анализируют рентгеновское, ультрафиолетовое, инфракрасное и гамма излучения. Первые три можно изучать лишь вне атмосферы, последнее же частично достигает поверхности Земли, но смешивается с ИК самой планеты. Поэтому предпочтительней выносить инфракрасные телескопы в космос. Рентгеновское излучение выявляет во Вселенной области, где особенно бурно выделяется энергия (например черные дыры), а также невидимые в других лучах объекты, например пульсары. Инфракрасные телескопы позволяют исследовать тепловые источники, скрытые для оптики, в большом диапазоне температур. Гамма-астрономия позволяет обнаружить источники электрон-позитронной аннигиляции, т.е. источники больших энергий.

2. Определение по звездной карте склонение Солнца на данный день и вычисление его высоты в полдень.

H = 90⁰-

= 56⁰

h – высота светила

БИЛЕТ № 8

Важнейшие направления и задачи исследования и освоения космического пространства.

Основные проблемы современной астрономии:

Нет решения многих частных проблем космогонии:

· Как сформировалась Луна, как образовались кольца вокруг планет-гигантов, почему Венера вращается очень медленно и в обратном направлении;

В звездной астрономии:

· Нет детальной модели Солнца, способной точно объяснить все его наблюдаемые свойства (в частности, поток нейтрино из ядра).

· Нет детальной физической теории некоторых проявлений звёздной активности. Например, не до конца ясны причины взрыва сверхновых звёзд; не совсем понятно, почему из окрестностей некоторых звёзд выбрасываются узкие струи газа. Однако особенно загадочны короткие вспышки гамма-излучения, регулярно происходящие в различных направлениях на небе. Не ясно даже, связаны ли они со звёздами или с иными объектами, и на каком расстоянии от нас находятся эти объекты.

В галактической и внегалактической астрономии:

· Не решена проблема скрытой массы, состоящая в том, что гравитационное поле галактик и скоплений галактик в несколько раз сильнее, чем это может обеспечить наблюдаемое вещество. Вероятно, большая часть вещества Вселенной до сих пор скрыта от астрономов;

· Нет единой теории формирования галактик;

· Не решены основные проблемы космологии: нет законченной физической теории рождения Вселенной и не ясна её судьба в будущем.

Вот некоторые вопросы, на которые астрономы надеются получить ответы в 21 веке:

· Существуют ли у ближайших звёзд планеты земного типа и есть ли у них биосферы (есть ли на них жизнь)?

· Какие процессы способствуют началу формирования звёзд?

· Как образуются и распространяются по Галактике биологически важные химические элементы, такие, как углерод, кислород?

· Являются ли чёрные дыры источником энергии активных галактик и квазаров?

· Где и когда сформировались галактики?

· Будет ли Вселенная расширяться вечно, или её расширение сменится коллапсом?

БИЛЕТ № 9

Законы Кеплера, их открытие, значение и границы применимости.

Три закона движения планет относительно Солнца были выведены эмпирически немецким астрономом Иоганном Кеплером в начале XVII века. Это стало возможным благодаря многолетним наблюдениям датского астронома Тихо Браге.

Первый закон Кеплера. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце (e = c/a, где с – расстояние от центра эллипса до его фокуса, а- большая полуось, е –эксцентриситет эллипса. Чем больше е, тем больше эллипс отличается от окружности. Если с = 0 (фокусы совпадают с центром), то е = 0 и эллипс превращается в окружность радиусом а).

Второй закон Кеплера (закон равных площадей). Радиус- вектор планеты за равные промежутки времени описывает равновеликие площади. Другая формулировка этого закона: секториальная скорость планеты постоянна.

Третий закон Кеплера. Квадраты периодов обращений планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их эллиптических орбит.

Современная формулировка первого закона дополнена так: в невозмущенном движении орбита движущегося тела есть кривая второго порядка – эллипс, парабола или гипербола.

В отличие от двух первых, третий закон Кеплера применим только к эллиптическим орбитам.

Скорость движения планеты в перигелии:

, где V_c= круговая скорость при R = a.

Скорость в афелии:

Кеплер открыл свои законы эмпирическим путем. Ньютон вывел законы Кеплера из закона всемирного тяготения. Для определения масс небесных тел важное значение имеет обобщение Ньютоном третьего закона Кеплера на любые системы обращающихся тел. В обобщенном виде этот закон обычно формулируется так: квадраты периодов T₁ и T₂ обращения двух тел вокруг Солнца, помноженные на сумму масс каждого тела (соответственно M₁ и M₂) и Солнца (М_с), относятся как кубы больших полуосей a₁ и a₂ их орбит:

. При этом взаимодействие между телами M₁ и M₂ не учитывается. Если пренебречь массами этих тел в сравнении с массой Солнца, то получится формулировка третьего закона, данная самим Кеплером:

.Третий закон Кеплера можно также выразить как зависимость между периодом T обращения по орбите тела с массой M и большой полуосью орбиты a:

. Третий закон Кеплера можно использовать, чтобы определить массу двойных звезд.

Нанесение на звездную карту объекта (планета, комета и т.п.) по заданным координатам.

БИЛЕТ № 10

Планеты земной группы: Меркурий, Марс, Венера, Земля, Плутон. Имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз больше плотности воды. Они медленно вращаются вокруг своих осей. У них мало спутников. Планеты земной группы имеют твердые поверхности. Сходство планет земной группы не исключает и значительного различия. Например, Венера в отличие от других планет вращается в направлении, обратном её движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленнее Земли. Плутон самая маленькая из планет (диаметр Плутона = 2260 км, спутник - Харон в 2 раза меньше, приблизительно так же как и система Земля - Луна, представляют собой «двойную планету»), но по физическим характеристикам он близок к этой группе.

Меркурий.Масса: 3*10²³кг(0.055 земной)R орбиты: 0.387 а.е.D планеты: 4870 кмСвойства атмосферы: Атмосфера практически отсутствует, гелий и водород Солнца, натрий, выделяемый перегретой поверхностью планеты.Поверхность: изрыта кратерами, Существует впадина 1300 км в диаметре, именуемая «Бассейн Калорис»Особенности: Сутки длятся два года.

Венера.Масса: 4.78*10²⁴кгR орбиты: 0.723 а.е.D планеты: 12100 кмСостав атмосферы: В основном углекислый газ с примесями азота и кислорода, облака конденсата серной и плавиковой кислоты.Поверхность: Каменистая пустыня, относительно гладкая, впрочем есть и кратерыОсобенности: Давление у поверхности в 90 раз > земного, обратное вращение по орбите, сильный парниковый эффект (Т=475⁰С).

Земля.R орбиты: 1 а.е. (150 000000 км)R планеты: 6400 кмСостав атмосферы: Азот на 78%, кислород на 21% и углекислый газ.Поверхность: Самая разнообразная.Особенности: Много воды, условия, необходимые для зарождения и существования жизни. Есть 1 спутник – Луна.

Марс.Масса: 6.4*1023 кгR орбиты: 1,52 а.е. (228 млн км)D планеты: 6670 кмСостав атмосферы: Углекислый газ с примесями.Поверхность: Кратеры, долина «Маринера», гора Олимп – самая высокая в системе Особенности: Много воды в полярных шапках, предположительно раньше климат был пригоден для органической жизни на углеродной основе, причем эволюция климата Марса обратима. Есть 2 спутника – Фобос и Деймос. Фобос медленно падает на Марс.

Плутон/Харон.