Евгений Гусев - Расширяя границы Вселенной: история астрономии в задачах
1.60. Какое важное астрономическое открытие XX века на первых порах, казалось, подтвердило центральное положение человека во Вселенной?
1.61. Какое открытие опровергло антропоцентрическое толкование факта, упомянутого в предыдущей задаче?
1.62. Открытие какого закона физики впервые показало единство законов природы для земных и космических тел?
1.63. Какие исследования впервые подтвердили единство вещества Земли и тел Солнечной системы?
1.64. Известно, что моряки из экспедиции Магеллана, вернувшиеся из кругосветного путешествия, потеряли в счёте дней один день. Чем это объясняется? Как избегают этой неприятности в настоящее время?
1.65. Датой открытия Америки считается 12 октября 1492 г. Какая это дата по новому стилю?
1.66. Когда разница между юлианским и григорианским календарями составит ровно две недели?
1.67. Последнее сближение знаменитой кометы Галлея с Солнцем произошло в 1986 г. Его ожидали с нетерпением, поскольку впервые предполагалось исследовать ядро кометы с помощью межпланетных зондов. Поэтому требовалось как можно раньше и точнее определить орбиту кометы. Предварительные данные о ней были получены по наблюдениям предыдущего сближения 1910 года. Теоретики с небывалой точностью вычислили дальнейшую траекторию кометы, и наблюдатели начали охоту за ней. В те годы в мире было два крупнейших телескопа: американский 5–метровый им. Хейла в калифорнийской обсерватории Маунт-Паломар и советский 6–метровый БТА (Большой телескоп альт-азимутальный) в Специальной астрофизической обсерватории АН СССР на Кавказе.
Комету обнаружили 16 октября 1982 г. в созвездии Малого Пса. Она оказалась именно там, где и должна была быть согласно рассчитанной эфемериде. Отклонение от расчётной точки составляло всего несколько угловых секунд — такая точность ранее никогда не достигалась. Обнаружили комету на Паломарской обсерватории в США Д. Джевитт и Э. Даниельсон из Калифорнийского технологического института. Хотя американский телескоп уступал в размере объектива советскому, он был оборудован более совершенной светоприемной аппаратурой и поэтому оказался более зорким. В момент первого обнаружения комета Галлея имела блеск 24m и находилась на расстоянии 11 а. е. от Земли и от Солнца. Используя эти данные, оцените размер ядра кометы.
1.68. 12 апреля 1961 г. первый космонавт Ю. А. Гагарин стартовал с космодрома Байконур на корабле Восток. Корабль двигался по орбите ИСЗ с периодом 1,5 часа и, совершив один оборот, приземлился. В каком месте он совершил посадку по отношению к Байконуру?
Раздел 2. Развитие инструментов и методов исследований
2.1. Назовите древнейший астрономический инструмент.
2.2. Какой астрономический прибор держит в руках античный астроном (см. рис.)?
К задаче 2.2.
2.3. У древних греков это слово означало дневники событий. У современных астрономов оно означает целеуказания для наблюдений небесных тел. Назовите термин.
2.4. Солнечные часы, как правило, имеют плоский циферблат, расположенный в экваториальной, горизонтальной или вертикальной плоскостях. Однако древние астрономы широко использовали солнечные часы с циферблатами в форме чаши — скафис (см. рис.).
К задаче 2.4. Солнечные часы в г. Осло (фото П. Г. Куликовского, 1953 г.).
Какие преимущества имеют солнечные часы с такой формой циферблата?
2.5. Древнегреческие учёные Аристилл и Тимохарис (III в. до н. э.) при наблюдениях Солнца использовали прибор, называемый экваториальным кольцом. Он представлял собой полый невысокий цилиндр, верхний и нижний края которого ориентировались точно в плоскости небесного экватора. Тень от южной половины цилиндра на внутренней стороне северной половины оставляла узкую полоску света в верхней или нижней части цилиндра. Для каких целей использовался этот прибор?
2.6. Профессор С. П. Глазенап (1848–1937) изобрёл так называемое солнечное кольцо. Прибор представляет собой цилиндрическое кольцо, расположенное в вертикальной плоскости. На угловом расстоянии 45° от вершины кольца сделано небольшое отверстие, через которое проходит луч Солнца. На внутренней поверхности кольца, куда падает луч, наклеена градусная шкала. Для какой цели предназначен этот широко использовавшийся в своё время прибор?
2.7. Как древние наблюдатели могли догадаться, что за голубым маревом дневного неба находятся ночные светила?
2.8. В астрономии с древних времён используются звёздные карты и глобусы. В чём состоит принципиальное различие между изображениями звёздного неба на глобусах и картах, а также их отличие от реального неба?
2.9. Каково принципиальное отличие изображения звёздного неба в планетарии от реального звёздного неба?
2.10. Место, где регулярно проводятся наблюдения за небесными светилами, называется астрономической обсерваторией. Всегда ли астрономические обсерватории имели традиционные башни с куполами и соблюдается ли неуклонно этот «архитектурный стиль» сейчас?
2.11. Как известно, Галилей с помощью телескопа одним из первых открыл пятна на Солнце. Объясните, каким образом он мог наблюдать поверхность Солнца в свой телескоп, имевший в качестве окуляра отрицательную линзу. Существует версия, что к старости Галилей ослеп оттого, что смотрел на Солнце глазом в окуляр. Согласны ли вы, что для него это был единственный способ наблюдать солнечные пятна?
2.12. Основы теории простых оптических инструментов, применяемых в астрономии, разработал Кеплер. Однако в своих исследованиях он использовал закон преломления в приближённой форме α/β=п, где α — угол падения, β — угол преломления, n — относительный показатель преломления. Почему, несмотря на то, что Кеплер пользовался приближённым законом для диоптрических систем, он получил правильные результаты?
2.13. Какой принципиальный оптический недостаток объективов телескопов — рефракторов подтолкнул Исаака Ньютона к исследованиям, приведшим его в 1672 г. к открытию дисперсии света?
2.14. Почему телескопы- рефракторы конца XVII века имели огромную длину, достигавшую 64 метров?
К задаче 2.14. Телескоп — рефрактор Яна Гевелия (конец XVII века).
2.15. Почему «мода» на телескопы — рефракторы, продержавшаяся три столетия, сменилась в XX веке «модой» на телескопы — рефлекторы?
2.16. Борьба за размеры и качество телескопов — рефракторов и рефлекторов привела не только к победе рефлекторов, но и к специализации обоих видов телескопов для различных астрономических наблюдений.
Для каких видов наблюдений предпочтительны рефракторы, а для каких — рефлекторы?
2.17. Какое преимущество имеет труба Кеплера по сравнению с трубой Галилея при астрометрических измерениях?
2.18. Тихо Браге был основоположником точной астрометрии. Свои наблюдения он преимущественно проводил при помощи прибора, изображённого на рисунке в заголовке этого раздела. Как называется этот прибор? Как называется современный астрометрический прибор, выполняющий те же функции, что и прибор Тихо Браге?
К задаче 2.14. Телескоп — рефрактор конца XVII века.
2.19. Измерения положений небесных тел, сделанные Тихо Браге и Улугбеком, имели точность 1–2'. Примерно такую же точность дают современные компактные оптические угломерные инструменты — теодолиты. Каким образом астрономы той эпохи достигали относительно высокой точности угломерных измерений, не имея оптических приборов?
2.20. Все телескопы XVII‑XVIII вв. и многие крупные телескопы первой половины XIX в. имели альт-азимутальную монтировку, т. е. могли поворачиваться вокруг вертикальной и горизонтальной осей, причём их подвижность вокруг горизонтальной оси была весьма ограниченной: области неба вблизи горизонта и зенита были им, как правило, недоступны (вспомните, как выглядят телескопы Гевелия, Ньютона, Гершеля, Росса). Изобретение фотографии и начало её применения в астрономии потребовало длительного и точного ведения телескопа за избранным участком неба. Повсеместное распространение получила экваториальная монтировка, на которой телескоп может следить за звездой, вращаясь лишь вокруг одной, полярной оси. Различные модификации этой монтировки — немецкая, английская, вилочная, подковообразная — полностью вытеснили к концу XIX в. альт — азимутальную, которая сохранилась лишь у астрометрических пассажных инструментов. Однако в последние десятилетия XX в. альт- азимутальная монтировка неожиданно стала вновь широко использоваться. Почему?
