close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

L1_vved - Физический факультет НГУ

код для вставкиСкачать
Лекция 1. Введение.
Космография: временные и
пространственные масштабы
Проф. Постнов Константин
Александрович
Физический факультет МГУ
План
• Краткая история
• Пространственные масштабы во
Вселенной
• Временные масштабы
• Характерные массы и плотности
Литература
• Постнов К.А., Засов А.В. Курс общей
астрофизики. Изд. Физ. ф-та МГУ,
2005
• Засов А.В., Постнов К.А. Общая
астрофизика. Век-2, 2006
• Физика космоса, Сов. Энциклопедия,
1985
• Полезный интернет-ресурс:
www.astronet.ru
1. Краткая история астрофизики
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1800, У. Гершель, ИК-излучение от Солнца
1814-15, К.Фраунгофер, 600 полос в спектре Солнца
1859, Кирхгофф, отождествление элементов в спектрах,
температуры, радиусы, массы звезд
1910е, У.Слайфер, красные смещения в спектрах туманностей
(галактик)
1912, В.Гесс, космические лучи (НП)
1919, А.Эддингтон, отклонение лучей света полем тяготения
Солнца. Первая проверка ОТО А.Эйнштейна (1915).
1920е, Шепли, внегалактическая природа туманностей (другие
галактики)
1929, Э. Хаббл, открытие «разбегания» галактик
1933, С. Чандрасекар решает парадокс белых карликов на
основе законов квантовой механики (НП, 1983)
1935-37, Ф.Цвикки, «скрытое вещество» (темная материя) в
галактиках и скоплениях галактик
• 1933, К. Янски (Bell Labs),
радиоизлучение Галактики (NY
Times)
• 1937, Г.Ребер, первый
радиотелескоп (9м) во дворе
дома. Излучение от центра
Галактики и из созв. Лебедя (Cyg
A, близкая галактика с активным
ядром)
• 1939, Г.Бете, термоядерные
реакции как источник энергии
Солнца (НП, 1967)
• 1950е, первые внеатмосферные
астрономические наблюдения
• 1963, М.Шмидт, открытие
красного смещения квазаров
• 1965, Р.Дэвис, первые измерения
потока нейтрино от Солнца (НП,
2002)
•
•
•
•
1965, А.Пензиас, Р.Уилсон (Bell Labs), 3-К реликтовое
излучение Вселенной, предсказанное теорией горячей
Вселенной (Херманн, Алфер, Бете, Гамов, 1946-1949)(НП, 1978)
1967, А.Хьюиш, открытие пульсаров (вращающиеся
нейтронные звезды, предсказанные Ландау в 1930е годы)
(НП, 1974)
1972, Р.Джиаккони, первый специализированный
рентгеновский спутник УХУРУ (НП, 2002). Начало эры
рентгеновской астрономии и астрофизики высоких энергий.
1975, Р.Халсе, Дж. Тейлор, открытие двойного пульсара
1913+16. Первое наблюдательное подтверждение излучения
гравитационных волн (НП, 1993).
•1992, Дж. Смут, Дж. Мазер, эксперимент СOBE измеряет
анизотропию реликтового излучения (НП, 2006)
•1998, С. Перлмуттер и др., открытие ускоренного расширения
Вселенной. Проблема «темной энергии».
•2003-2007, эксперимент WMAP измеряет мелкомасштабную
анизотропию реликтового излучения. Современная
космологическая модель.
На чем стоит современная
астрофизика?
• Астрономические наблюдения (от радио (0.001
эВ) до гамма (ГэВ) + ТэВ и космические лучи до
1020 эВ
• Релятивистская теория гравитации (ОТО) –
строение и эволюция звезд, компактные звезды и
черные дыры, космология …
• Квантовая теория – строение и эволюция звезд,
взаимодействие света и вещества …
• Стандартная модель физики элементарных
частиц (теория сильных (КХД), слабых и ЭМ (КЭД)
взаимодействий) – космические лучи
сверхвысоких энергий, строение нейтронных
звезд, физика ранней Вселенной …
2. Планеты и планетные
системы
• Солнечная система: d<40 AE
• 1 AE=149.5 млн км ~ 1.5x 1013см
• Массы: Солнце M=2x1033 г
Земля MЗ ~ 10-5 M
Юпитер MЮ~10-3 M
Движение: Законы Кеплера (17 в).
Механика Ньютона. Теория
всемирного тяготения Ньютона.
Intermezzo 1: Теорема вириала
Для любого финитного движения:
~2T, нерел.
~ T,
рел.
Пример: 4 частицы
3 закон Ньютона fij=-fji Поле центральных сил:
Потенциальная энергия:
Теорема вириала
для (f~r |r|n)
Пример: Ньют. гравит., Кулон n=-3 Примеры использования. 3-й закон Кеплера
Intermezzo 2: Ньютоновская
гравитация
Самое слабое из взаимодействий!
сферически-симметричная конфигурация создает поле,
эквивалентное полю точечной массы, сосредоточенной в ее центре.
Потенциал:
Сф.-симм. поле тяготения
Энергия гравитационного взаимодействия
HST
Far side of the Moon. Apollo-11
Earth crater. Canada.
Mercury. Mariner-11.
Map of Venus. Magellan.
Venus landscape. Magellan.
Mars dust storm (right). HST.
Mars Opportunity rover.
Mars Spirit.
Mars Spirit.
Mars Spirit.
Eros. NEAR.
Itokawa. Hayabuza mission landed on
Nov 25, 2005, to be back on Earth near 2010
Jupiter. Cassini.
Io. Galileo.
Europa’s ocean. Galileo.
Saturn. HST.
Saturn aurora. HST.
Saturn from Cassini.
Methane rivers on Titan. Huigens.
Гиперион – спутник Сатурна со странными кратерами. КА Кассини
Neptune from Voyager-2. 1989.
Pioneer-Voyager missions outside Solar system
ЭКЗОПЛАНЕТЫ (Февраль 2009: около 340)
• Открыты в 1991 (1я –
вокруг нейтронной
звезды – пульсара PSR
1957+12)
• Основной метод –
спектроскопический
(эффект Доплера).
Современная точность
измерения скоростей
до 10 м/c
Фотометрический метод.
Прохождение планеты по диску звезды вызывает
периодические изменения блеска
Солнце
•
•
•
•
•
Масса
M=2x1033 г
Радиус
R=700 000 км=7x1010см
Светимость L=4x1033 эрг/c
Возраст
t~ 5 млрд. лет
Хим. состав ~75% Н, ~24% He, <1%
все остальные элементы (но в
центре He больше!)
• Спектральный класс G2V
Limb darkening seen in optical continuum
Optical spectrum. Many absorption lines (mostly due to Fe) are
visible. Strongest absorption due to CaII ions.
Пятна
Протуберанцы
Хромосферная активность
связана с магнитным полем
TRACE (далекий УФ)
Soho satellite. Soft X-rays.
Корона-горячая разреженная
плазма
X-ray corona. Yohkoh satellite
Модели короны
Solar flare. Soho.
Звезды
• Нормальные звезды
Массы
0.08 – 120(?) M
Радиусы
0.05 – 104 R
Светимости
10-4 - 106 L
Вырожденные звезды (белые карлики,
нейтронные звезды)
БК: M~ 10-2-1.4 M(предел Чандрасекара),
R~M-1/3~2000-10000 км
НЗ: M~0.1-3(?) M, R~10 км
Черные дыры (в двойных системах: М~3-30
M , в ядрах галактик 105-109 M)
Milky Way over Mont Blanc
Диаграмма ГерцшпрунгаРессела
Наша галактика
Galaxy center screened by dust
RGC~8 кпк, 1пк = 206265 АЕ~3x1018 см
Artist’s view of Milky Way
M31 (Andromeda galaxy)
Галактики
Квазары и активные ядра
галактик
z
obs em
em
0
Источник энергии в ядрах галактик – гравитационная энергия,
выделяемая при падении (аккреции) газа на сверхмассивную
черную дыру
Крупномасштабная структура
LSS simulation
Реликтовое излучение
T=2.76... K
ΔT/T~ 10-5
Спектр АЧТ
Ранняя Вселенная
Из чего состоит Вселенная?
Документ
Категория
Презентации по физике
Просмотров
6
Размер файла
13 080 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа