Астрофізика

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Астрофі́зика, найбільший розділ астрономії, вивчає всю різноманітність фізичних явищ у Всесвіті. За об'єктами дослідження виділяють фізику Сонця, планет, міжзоряного середовища і туманностей, зірок, космологію. Вона розпочала свій розвиток з відкриття спектроскопії в 19 столітті, що дозволило астрономам аналізувати структуру зірок за випромінюваним ними світлом. Астрофізики розглядають Всесвіт як величезну лабораторію, у якій вони можуть вивчати матерію при різних температурах, тиску і щільності, які недосяжні на Землі.

Астрофíзика займається експериментальним та теоретичним вивченням будови зір і навколо зоряних оболонок, міжзоряного середовища, корпускулярного та електромагнітного (радіо-, теплового, оптичного, рентгенівського та гамма-) випромінювання планет, Сонця, зірок та галактик, руху зоряних систем, розробка космогонічних моделей.

Астрофізика — розділ астрономії, який вивчає фізичний стан і хімічний склад небесних тіл і міжзоряного середовища, а також процесів, що відбуваються в них.

Як самостійна галузь науки А. почала розвиватися з середини 19 ст. у зв'язку з успіхами фізики, особливо з відкриттям спектрального аналізу і застосуванням фотографії. На поч. 20 століття розроблення теоретичної фізики, зокрема теорії випромінювання і атомної фізики, а також швидке зростання техніки спостережень стали передумовою інтенсивного розвитку А.

[ред.] Основні розділи астрофізики

Основні розділи астрофізики: фізика Сонця, фізика зоряних атмосфер, фізика газових туманностей, теорія внутрішньої будови зір, фізика планет та ін. Практична А. розробляв методи досліджень небесних тіл. Теоретична А. використовує результати цих досліджень для з'ясування фіз. природи небесних тіл.

[ред.] Напрями дослiджень

Областi дослiджень:

Теоретичнi та експериментальнi дослiдження у таких напрямках:

Елементарні частинки і поля в астрофізиці.
Моделі Всесвіту. Походження елементів.
Космічна електродинаміка, газо- і магнетогідродинаміка. Утворення зір та галактик.
Внутрішня будова зір. Атмосфери зір. Навколозоряні оболонки.
Змінні зорі. Подвійні та кратні зорі. Зоряні скупчення, асоціації.
Міжзоряне середовище. Молекули в міжзоряному середовищі.
Кінематика та динаміка зоряних систем.
Будова і еволюція галактик.
Галактики (квазари, сейферти та інші типи галактик), скупчення галактик. Метагалактика.
Теплове радіовипромінювання.
Космічні промені, радіовипромінювання залишків наднових.
Радіовипромінювання Місяця, планет та інших тіл сонячної системи.
Радіовипромінювання Сонця.
Радіоджерела в Галактиці, будова Галактики за радіоданими. Дискретні та протяжні джерела радіовипромінювання. Радіогалактики.
Методи, засоби та фізико-математичні принципи апаратури для астрофізичних та радіоастрономічних досліджень.

[ред.] Методи

Серед методів А. велике значення має астрофотометрія, завданням якої є вимірювання блиску небесних тіл за допомогою візуальних, фотографічних і фотоелектричних спостережень. Ще більшу роль в А. відіграє астроспектроско-п і я. Вивчення спектрів небесних тіл дає можливість робити висновки про хімічний склад і фізичний стан речовини на цих тілах, визначати т-ру зір, обчислювати швидкість наближення або віддалення зорі, робити висновки про обертання зір, про різні фізичні процеси, що відбуваються в атмосферах Сонця та зір, в газових туманностях і в міжзоряному середовищі. У зв'язку з запуском в СРСР перших штучних супутників Землі та Сонця А. здобула нові методи досліджень. Апаратура, встановлена на супутниках, дає можливість реєструвати випромінювання небесних тіл далеко за межами атмосфери Землі.

Одним з найважливіших досягнень А. є висновок про єдність речовини у Всесвіті. Хімічний склад різних небесних тіл дуже схожий; їхня речовина складається з тих же елементів, які ми знаходимо в тілах земної природи. Відкритий 1868 на Сонці газ гелій був знайдений 1895 і на Землі. Довгий час вчені вважали, що до складу газових туманностей ввіходить газ небулій — джерело кількох спектральних ліній, які не спостерігаються в земних умовах. Але 1927 було доведено, що ці, т. з. небулярні, лінії виникають завдяки особливому світінню добре відомих на Землі хімічних елементів — кисню, азоту та ін. У спектрі сонячної корони спостерігаються яскраві корональні лінії, які дуже довго не вдавалося ототожнити з лініями відомих хімічних елементів. Як виявилось, вони належать не гіпотетичному газу «коронію», а залізу, нікелю і кальцію у високих стадіях іонізації.

А. виявила велику різноманітність у зоряному світі. Зорі відрізняються температурами, світностями (тобто потужностями випромінювання), розмірами та ін. характеристиками. Класифікація зір грунтується на порівняльному вивченні їхніх спектрів (див. Спектральні класи зір). Між спектрами зір та їхніми світностями встановлено певний зв'язок, який виражається діаграмою спектр — світність. Більшість зір розміщується майже по діагоналі діаграми, утворюючи т. з. головну послідовність (до неї належить і Сонце). Багато зір не вкладається в головну послідовність і утворює особливі класи. Такими є, напр., класи відносно холодних зір, класи гігантів і надгігантів тощо. Дуже цікавим є клас білих карликів — гарячих зір порівняно невеликих розмірів з дуже великою густиною (до 105 — 106 г/см3). Спостерігається багато подвійних зір, кратних зір, а також змінних зір різних типів. Особливо цікавими є нові зорі, які раптово спалахують, посилюючи своє випромінювання в десятки тисяч разів. А. досягла великих успіхів у вивченні зоряних атмосфер, зокрема атмосфери Сонця. В нижній частині сонячної атмосфери — фотосфері виникає випромінювання з неперервним спектром. В розташованому над нею перетворюючому шарі відбуваються складні процеси, під впливом яких у спектрі Сонця виникають темні лінії поглинання — фраунгоферові лінії. Ще вище розміщена хромосфера. Зовнішня частина сонячної атмосфери — сонячна корона — є дуже обширним утворенням, яке під час повних сонячних затемнень спостерігається у вигляді сріблястого сяйва. Різні властивості сонячної корони, які довгий час здавалися загадковими, пояснюються її високою кінетичною т-рою, що досягає мільйонів градусів. Процеси в атмосфері Сонця дуже впливають на геофізичні явища.

Внутрішню будову Сонця і зір можна обчислити теоретично, на підставі законів механіки та фізики. Розрахунки показують, що т-ра, густина і тиск зоряної речовини з наближенням до центра зорі зростають. Джерелом енергії більшості зір головної послідовності є, очевидно, термоядерні реакції, які супроводяться перетворенням водню в гелій.

Великий інтерес становлять нестаціонарні зорі, в яких відносно швидко відбуваються зміни фізичних властивостей. Вивчення цих зір є основою розв'язання проблеми зоряної еволюції. Значно розвинулась фізика газових туманностей, особливо планетарних. їхнє світіння спричиняється флуоресценцією під впливом випромінювання гарячих зір.

Важливих результатів досягла А. у вивченні планет. Зокрема, дослідження поверхні Марса дало можливість наблизитися до розв'язання питання про життя на цій планеті. А. успішно вивчає фізичні особливості комет. Дослідження метеорів становить не тільки астрофізичний, а й геофізичний інтерес, тому що воно зв'язане з проблемою верхніх шарів атмосфери.

В розвиток А. великий вклад внесли вітчизняні вчені. Імена Ф. О. Бредіхіна, А. А. Бєлопольського, Г. А. Тихова, В. Г. Фесенкова, С. В. Орлова і багатьох ін. пов'язані з розробленням основних розділів А. Акад. В. А. Амбарцумян та його учні виконали фундаментальні дослідження у вивченні газових туманностей та зоряних атмосфер, з теорії розсіяння світла, фізики нестаціонарних зір та в ін. галузях А. Великих успіхів досягнуто у вивченні процесів на Сонці (Е. Р. Мустель, А. Б. Сєвєрний, В. О. Крат, І. С. Шкловський та ін.), у вивченні планет (Г. А. Тихов, М. П. Барабашов та ін.), міжпланетного середовища (В. Г. Фесенков та ін.).

Провідними н.-д. установами СРСР в галузі А. є Кримська астрофізична обсерваторія АН СРСР і Головна (Пулковська) астрономічна обсерваторія АН СРСР, Астрономічний ін-т ім. Штернберга МДУ, великі республіканські обсерваторії: Абастуманська (Грузія), Бюраканська (Вірменія), Головна астр. обсерваторія АН УРСР та ін., а також астрономічні обсерваторії Ленінградського, Київського, Казанського, Харківського і Одеського університетів.

[ред.] Література

Українська радянська енциклопедія
Амбарцумян В. А. и др. Курс астрофизики и звездной астрономии, ч. 1—2. М.—Л., 1934—36;
Воронцов-Вельяминов Б. А. Курс практической астрофизики. М. — Л., 1940;
Амбарцумян В. А. и др. Теоретическая астрофизика. М., 1952;
Аллер Л. X. Астрофизика, т. 1—2. М., 1955—57.
ВАК України. Паспорт спеціяльности.