Проект "Профессия - астрофизик"

Подписи к слайдам:

Проект на тему: Профессия - астрофизик

Автор: Клюев Павел Антонович

МБОУ Лицей № 2 города Красноярска

Преподаватель: Еремеева Людмила Геннадьевна

Вселенная большая. Очень большая. Пугающе огромная. Бесконечная. Вселенная большая. Очень большая. Пугающе огромная. Бесконечная. Галактики, которые мы видим сегодня в телескоп, выглядят так, как выглядели 12 или 13 миллиардов лет назад. Свет, быстрее которого нет ничего, пролетел это расстояние до Земли за 12 или 13 миллиардов лет. Земля существует 4,5 миллиардов лет, а эти далекие Галактики, звезды в них и планеты уже были старше Земли сегодня. И наша Земля всего лишь песчинка во Вселенной. Есть ли другие планеты? Есть ли там жизнь? Разумная жизнь? Есть ли там кто-то? Все эти бесконечные звезды на небе – живет ли там кто-то и смотрит ли также на свое небо и задается ли такими же вопросами? Когда и как все началось? Из чего все состоит? Какое наше место во Вселенной? Эти и целая гора других подобных вопросов, а главное – ответы на них всегда меня интересовали. Мне интересно это. Но настоящие ответы могут быть получены только наукой. Наукой, которая имеет инструменты, которые не только видят то, что видим мы, но и то, что мы не можем видеть. И люди, которые умеют разобраться в полученных данных, могут разобрать все на элементы и с помощью математики, физики, химии – дать ответы. Потому моим выбором стал рассказ об астрофизике – науке, которая дает ответы. Настоящие Ответы на настоящие Вопросы. Когда люди начали изучать звезды?

Люди наблюдали за звездами на протяжении всей истории своего существования.

Первые записи астрологических наблюдений оставили древнейшие цивилизации Среднего Востока 5000 лет назад. Искусными наблюдателями были вавилоняне, а также египтяне, которые строили пирамиды в соответствии с расположением звезд и определённых созвездий.

Около 2800 г до н.э. в Британии началось сооружение комплекса Стоунхендж (изображение на фоне) который возможно служил обсерваторией. Расположение каменных глыб этого комплекса указывало положение Солнца и Луны в разные времена года. Точные записи своих астрономических наблюдений оставили древние китайцы и майя.

Обсерватория Майа.

Звездная карта древних китайцев

Если вы окажетесь ночью в месте, вдалеке от городов и светового шума, вы увидите, как небо пересекает потрясающей красоты полоса. Млечный путь. Наша Галактика.

На данный момент практически ответить на вопрос — сколько звезд в нашей Галактике точно нельзя, но астрономы оценивают количество светил в 200-400 миллиардов в зависимости от способа подсчета. Но наша Галактика, всего лишь одна из миллиардов подобных галактик.

И человек начал думать, а что там есть? А что это такое - там? Как это увидеть ближе? Со временем эти вопросы породили науку Астрономию.

С самого своего появления на Земле, с того момента, когда человек начал думать не только о том, как ему прожить этот и следующий день, как найти еду и как прокормить своих ближних, человек начал интересоваться тем, что расположено за пределами того мира, который он мог потрогать руками.

80% опрошенных респондентов задумывались об окружающей их Вселенной.

Астрономия Астрономия — это наука, которая изучает небесные тела, их движение, строение, а также системы, образованные ими. Это древнейшая область знания: истоки астрономии теряются в глубине веков. Можно сказать, что она эволюционировала вместе с человечеством. И сегодня астрономия не стоит на месте. Пользуясь новейшими технологиями, ученые постоянно уточняют и дополняют уже сложившиеся теории. Самые громкие открытия последних лет часто бывали связаны с теми явлениями, что изучают астрофизики. Вопрос: Знаете ли вы, какая наука изучает другие галактики, звезды и из чего они состоят?

Астрофи́зика (от др.-греч. ἀστήρ — «звезда, светило» и φυσικά — «природа») — раздел науки, находящийся на стыке астрономии и физики, изучающий физические процессы в астрономических объектах, таких, как звёзды, галактики и так далее.

Астрофизика условно делится на 3 раздела:

-Астроспектроскопия — раздел астрофизики, который состоит из приложения спектрального анализа к изучению небесных тел.

- Наблюдательная астрофизика, которая включает в себя радиоастрономию, инфракрасную астрономию, оптическую астрономию и Ультрафиолетовую астрономию, рентгеновскую астрономию и гамма-астрономию.

- Теоретическая астрофизика, которая использует как аналитические методы, так и численное моделирование для изучения различных астрофизических явлений, построения их моделей и теорий.

Астрофизика Таким образом, Астрофизика занимается определением физических характеристик космических объектов и их взаимодействия. В своих теориях она опирается на знания о законах природы, накопленные наукой в процессе изучения свойств материи на Земле. Астрофизика является частью астрономии, занимающаяся изучением физических свойств и (наряду с космохимией) химического состава Солнца, планет, комет или звёзд и туманностей. Ученые-астрофизики сталкиваются с существенными ограничениями в своей работе. Они не могут проводить эксперименты. Многие из сил, действующих в космосе, проявляют себя лишь на огромном расстоянии или при наличии гигантских по массе и объему объектов. В лаборатории такое взаимодействие не изучишь, поскольку невозможно создать необходимые условия. Общая астрофизика в основном имеет дело с результатами пассивного наблюдения. С чего все начиналось? Астрономия — это наука, которая изучает небесные тела с незапамятных времен, однако такой раздел, как астрофизика, был в ней далеко не всегда. Фактически свое становление он начал в 1859 году, когда Г. Кирхгоф и Р. Бунзен по завершении серии экспериментов установили, что любой химический элемент обладает уникальным линейчатым спектром. Это означало, что по спектру небесного тела можно судить о его химическом составе. Так зародился спектральный анализ, а вместе с ним появилась и астрофизика.

Астрофизика – это наука о строении и свойствах небесных тел. Она изучает химический состав планет, Солнца, других звезд, комет и галактик. Астрофизика базируется не только на наблюдениях небесных тел, но и с помощью экспериментальных методов изучает физические свойства этих отдаленных объектов. Экспериментальными методами астрофизики являются в первую очередь, фотография, фотометрия и спектральный анализ. За последние пятьдесят лет астрофизические приборы стали работать не только на поверхности Земли, не только в горных обсерваториях, но и на борту космических кораблей. Выход астрофизики в космос принес новые открытия и породил одну из интереснейших отраслей этой науки, экспериментальную астрономию.

Какие инструменты используют астрофизики для изучения Вселенной?

Основная часть данных в астрофизике получается по наблюдению объектов в электромагнитных лучах. Исследуются как прямые изображения, полученные на различных длинах волн, так и электромагнитные спектры принимаемого излучения.

Космический телескоп «Спитцер»

Радиотелескоп РТФ-32 РАО «Зеленчукская»

Северный Кавказ

Космический телескоп «Хаббл»

ОТКРЫТИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ Существенно расширило возможности астрофизики открытие радиоизлучения. Его регистрация позволила изучать холодный газ, наполняющий межзвездное пространство и испускающий невидимый для глаза свет, а также процессы, протекающие в далеких пульсарах и нейтронных звездах. Огромное значение для всей астрономии имело открытие реликтового излучения, ставшего подтверждением складывавшейся в это время теории большого взрыва. Космическая эра подарила астрофизикам новые возможности. Стали доступными ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение, путь к Земле которым преграждает атмосфера. Телескопы, созданные с учетом новых открытий, позволили обнаружить горячий газ в скоплениях галактик, рентгеновское излучение нейтронных звезд, некоторые характеристики черных дыр. Кроме того, в настоящее время, астрофизики создают новые, невероятные инструменты, которые позволяют фиксировать колебания времени и пространства – гравитационные волны.

Лазерно-интерферометрическая

гравитационно-волновая обсерватория (LIGO)

Главная задача LIGO — экспериментальное обнаружение гравитационных волн космического происхождения.

Согласно исследований астрофизики наша Вселенная выглядит вот так

Крупномасштабная структура Вселенной

Черные дыры, гамма-всплески Среди всего того, что изучают астрофизики, есть ряд объектов с особым налетом таинственности. Они также относятся к основным проблемам этого раздела астрономии. В их число входят черные дыры, многие физические процессы в пространстве которых совершенно не изучены, и гамма-всплески. Последние представляют собой выброс огромного количества энергии, импульсы гамма-излучения. Природа их тоже до конца не ясна. Проблемы астрофизики: Современная наука шагнула далеко вперед по сравнению с тем состоянием, в котором она пребывала в конце 19 века. Сегодня астрофизики пользуются всеми новейшими достижениями в области регистрации электромагнитного излучения и получения на их основе данных об удаленных объектах. В окрестностях черной дыры, недрах нейтронных звезд и их магнитных полях могут проявляться новые физические свойства материи. Невозможность даже приблизительно воспроизвести экстремальные или предельные условия, в которых происходят подобные космические процессы, формирует основные сложности астрофизики. Вопрос: Сколько планет в Солнечной системе?

На данный вопрос ученики ответили очень интересно.

Большая часть учеников ответила, что в солнечной системе 9 планет.

Небольшая часть учеников (оранжевый сектор) ответила, что планет 10.

Нашелся даже человек, уверенный что планета только одна.

Сколько же планет? Давайте подсчитаем: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон…. ДЕВЯТЬ! Ой нет! Плутон больше не планета!

Ученые решили, что Плутон слишком маленький и присвоили ему статус Карликовой планеты. Вот же Плутон обиделся наверное?

Так что же, планет всего восемь и правильного ответа нет?

ДЕВЯТАЯ ПЛАНЕТА или ПЛАНЕТА ИКС

СРАВНЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПЛАНЕТ

Земля

Девятая планета

На самом деле, вопрос про количество планет был самым хитрым.

Потому что этот вопрос – догадка, а ответ – теория.

Не так давно калифорнийскими учеными была выдвинута гипотеза о существовании девятой планеты Солнечной системы. Об этом заговорили после оценки особенностей движения планет в самой дальней части Солнечной системы. Увидеть это таинственное небесное тело пока не удалось, зато учеными были приведены вполне убедительные доказательства того, что оно есть.

Проведенные опыты показали, что орбита нового тела очень большая: по скромным подсчетам, полный оборот вокруг Солнца она делает за 15-20 тысяч лет. Если эти подсчеты верны, то последний раз она была у Земли в те времена, когда ее населяли мамонты. Всю земную историю развития человеческой цивилизации можно уместить всего в один год девятой планеты.

Самое важно из всего, что сказано выше – это то, что Планету Х никто не видел. У ученых есть только теоретические догадки, результаты моделирований. Других подтверждающих данных наличия нового небесного тела нет. Все догадки строятся на аномалиях орбит, поведению космических тел, на которые оказывает влияние какая-то таинственная огромная сила. Подтвердить догадки может только визуальное обнаружение тела, но такого пока не произошло.

Может ли человек, который не может ни ходить, ни говорить, ни даже двигать руками – изучать Вселенную?

Действительно, несмотря на то, что это сложно даже себе представить, люди с ограниченными возможностями и даже с ОЧЕНЬ ограниченными возможностями могут заниматься изучением Вселенной используя для этого только возможности своего разума!

Такого человека звали Стивен Хокинг.

С ранних детских лет Стивен был здоровым мальчиком, даже в юности его не беспокоили никакие недуги. Но в молодости с ним случилось несчастье. У молодого Стивена обнаружили страшную болезнь.

Диагноз прозвучал, как приговор. Симптомы заболевания развивались с огромной скоростью. В результате будущий гений науки остался полностью парализованным. Несмотря на это, на фото Стивен Хокинг всегда предстает с доброй улыбкой. Будучи прикованным к инвалидному креслу, Стивен не останавливался в умственном развитии, занимался самообразованием, штудировал научную литературу, посещал семинары. Парень боролся каждую минуту. Его моральный дух помог в 1974 году получить постоянное членство в Лондонском королевском обществе.

Основная специализация Стивена Хокинга – космология и квантовая гравитация. Учёный исследовал термодинамические процессы, возникающие в кротовых норах, чёрных дырах и тёмной материи. Его именем названо явление, описывающее и характеризирующее «испарение черных дыр» - «излучение Хокинга».

На самом деле, ученики замечательно ответили, на этот вопрос!

Кроме прочих заслуг и достижений в сфере науки, Стивен Хокинг прославился и в другой области. Он написал несколько книг, разлетевшихся по миру огромным тиражом. Первой его работой стала книга, вышедшая в 1988 году. Художественно-научное произведение под названием «Краткая история времени» доныне остается бестселлером.

Также ученый стал автором книг «Черные дыры и молодые вселенные», «Мир в ореховой скорлупе». В 2005 году он написал ещё одну книгу «Кратчайшая история времени», теперь в соавторстве с писателем Леонардом Млодиновым. Вместе со своей дочерью Стивен Хокинг написал и выпустил книгу для детей «Джорж и тайны Вселенной», которая была выпущена в 2006-ом.

Стивен Хокинг является автором нескольких документальных фильмов о Вселенной.

В 2015 году состоялась премьера полнометражного художественного фильма «Вселенная Стивена Хокинга».

Он прожил 76 лет и умер совсем недавно - 14 марта 2018 года.

Что нужно, чтобы стать астрофизиком?

Астрофизики должны иметь глубокие знания в области математики, физики, астрономии, химии и даже биологии.
Все эти профессии вместе дают человеку тот объем знаний, который послужит основой для работы в области астрофизики.
А сами астрофизики даже помогают создавать фильмы. Например фильм «Интерстеллар», который помогал делать астрофизик Кип Торн.

Астрофизика – один из предметов, изучаемых на астрономических факультетах университетов. Астрофизики – это те, кто развивают эту науку. Надо сказать, что профессия эта – редкая.

Где можно стать астрофизиком?

Московский физико-технический институт (МФТИ)

Институт космических исследований

Российской Академии Наук (ИКИ РАН)

Московский Государственный университет

имени М.В. Ломоносова

Вывод: Одна из важнейших задач современной астрофизики — понять, как развивается необъятный космос. На сегодняшний день существует две основные версии: открытая и закрытая Вселенная. Первая подразумевает постоянное и неограниченное расширение. В этой модели расстояние между галактиками только увеличивается, и спустя какое-то время космос станет безжизненной пустыней с редкими островками твердой материи. Другой вариант предполагает, что на смену расширению, которое для большинства является бесспорным фактом, придет фаза сжатия Вселенной. Однозначного ответа на вопрос о том, какая теория верна, пока нет. Более того, появляются открытия, значительно усложняющие понимание будущего Вселенной и вносящие определенный хаос в, казалось бы, стройную картину. К ним относится, например, обнаружение темной материи и энергии. Спасибо за внимание!

Открылась бездна звезд полна,

звездам числа нет, бездне – дна.

Михаил Ломоносов.

В глубины бесконечной дали,

Что мы Вселенною зовём,

Галактик звёздные спирали

Плывут, в величии своём.

В том сил небесных проявленье,

Но мы не в силах их понять.

Отсюда звёзд обожествленье,

Ведь нам фантазий не унять.

Имён из мифов в хороводе