Shematic.net

Казус Цефея

Казус Цефея

Сын Белла и Анхинои, муж Кассиопеи,
вместе с сыновьями и Гераклом пошел
против Спарты где и погиб. Оставив
после себя город Кафий28, попал на небосвод.
"Мифы и легенды не устанавливают истину (К)

Согласно спецификации на космический телескоп «Хаббл» изображения точечных источников фокусируется в круг диаметром 0.1 секунды. А что, если вся очень отдаленная галактика помещается в этот угол? Это означает, что мы можем видеть галактику в телескоп, или ее проекцию на плоскость как одну точку. На май 2020 года НАСА запланировало запустить в космос телескоп «Уэбба», на котором будет установлен прибор для работы в среднем диапазоне инфракрасного спектра излучения. Как ожидается, чувствительность «Уэбба» превзойдет своего предшественника «Хаббла» в 10-100 раз.

На качество изображения в телескопах влияют такие физические явления как дифракция световых волн, дисперсия скорости света и сферическая аберрация.

Дифракция световых волн не позволяет различать мельчайшие детали предметов с помощью оптических приборов, каково бы велико ни было их увеличение. Наименьшее расстояние между двумя точками, при котором их изображения не сливаются, называется разрешительной способностью оптических приборов:

где u – половина угла между крайними лучами, падающими от точки объекта на объектив и
называется апертурным углом;
n – показатель преломления среды;
λ – длина волны света.

По сути, это означает, что если в оптических приборах использовать большую длину волны для визуализации объектов, то качество изображения ухудшается.

На разрешение оптических приборов влияет также дисперсия света. Скорость света в среде (в линзах) зависит от длины световой волны. Это явление называется дисперсией скорости света. Показатель преломления также меняется от изменения длины волны. Это явление называется дисперсией показателя преломления. Вследствие дисперсии призма, или линза с белого света выделяет составляющие с различными длинами световых волн, которые после преломления распространяются разными направлениями. Чем меньше длина волны, тем на больший угол, по сравнению с лучами с большей длиной волны, преломляется свет (рис.1).

Рис.1. Дисперсия видимых белых световых лучей в призме и линзе.

Хроматическая аберрация обусловлена дисперсией света в линзах и призмах оптических систем и проявляются в образовании цветной каймы контрастных элементов изображения. Уменьшение хроматической аберраций достигается использованием оптических систем: ахроматов и апохроматов.

Ахромат (от греческого бесцветный) – оптическая система, в которой почти полностью устранена хроматические аберрации. Ахроматы применяются в дальномерах, биноклях, фотоаппаратах, микроскопах, телескопах и тому подобное. Если бы в линзах телескопов не использовалась коррекция с использованием хроматической аберрации, изображение бы всегда было нечетко, или снимки нужно было бы делать в очень узкой полосе световых спектров. Эти физические явления достаточно подробно описаны в Википедии.

Чем больше расстояние, тем больше затухание у коротких волн, поэтому к нам приходят красные лучи, так как короткие фиолетовые затухают (рис.2). Мы можем это явление наблюдать в море, где издалека слышны низкие частоты, или близкий гром слышно с треском, а дальний с грохотом – эти физические процессы и объясняются тем, что короткие волны затухают больше, нежели длинные и это относится для упругой среды: воды, воздуха и др. факторов в которых энергия волны передается среде. Световые лучи подчиняются не только законам распространения волн, но и законам элементарных частиц и энергий.

Рис.2. Затухание белых световых лучей с равномерным спектром в воде, воздухе.

Расстояние к дальним и сверхдальним галактикам в космическом пространстве определяется по светимости пульсирующих звезд называемых цефеидами. Цефеиды – это пульсирующие массивные и сверхмассивные звезды с изменением блеска и периодом колебаний от 1 до 146 суток, впервые открытым англичанином Джоном Гудрайком в 1784 году. В 1899 году Карл Шварцшильд исследовал, что амплитуда блеска в фотографических лучах больше, чем в видимых и объяснил это изменением температуры за счет пульсаций. В 1913 году Эйнар Герцшпрунг выдвинул гипотезу об использовании этой зависимости для определения расстояния до цефеид.

Наблюдая период изменения блеска цефеид, было предложено определять светимость такой звезды и, получив абсолютную звездную величину по соотношению с видимой звездной величиной, определить расстояние к цефеиде – Википедия. А если светимость зависит от цикла ядерного распада, или прохождения термоядерного синтеза? Установленный факт второй: дальние световые лучи проходят через электромагнитные и гравитационные поля о чем свидетельствует зафиксирована телескопом «Хаббл» в 2015 году гравитационная линза.

Постоянную Хаббла, а также красное (фиолетовое) смещение, в принципе, можно проверить в космосе, разместив на двух спутниках передатчик излучения света с известным спектром, например, лазер на одном, а приемник со спектрометром на втором. За счет довольно большой первой космической скорости в 7.9 км/сек. суммарная скорость приближения и удаления будет 15.9 км/сек., что является достаточным для проверки смещение спектра. Правда, такой эксперимент довольно дорогой, но может быть дополнительным к какой либо миссии (рис. 3).

Рис. 3. Излучатель источника света и анализатор спектра на спутниках, движущихся напротив по примерно одинаковой орбите.

Исследование радиоактивных превращений и распада началось лишь в 30-х годах прошлого века. Супруги Жолио-Кюри обнаружили, что алюминий, поглощая два протона и два нейтрона, превращается в радиоактивный фосфор, бор – в радиоактивный азот. Позже были открыты ядерный распад и термоядерный синтез, сопровождающиеся большим выделением, или поглощением энергии. Например:

где, энергия в левой части уравнения показывает о поглощении, а в правой – ее выделение.

Реакция синтеза ядер может проходить только при сверхвысоких давлениях и высоких температурах – это десятки миллионов градусов:

Реакции распада и синтеза ядер происходит в недрах звезд, там обеспечиваются условия их прохождения, протекающих на протяжении различных периодов и сопровождаются очень большим выделением энергий, что в свою очередь приводит к изменению светимости светил. Разное и время реакции распадов для радиоактивных элементов, например, период полураспада натрия Na²⁴11 – 15 час., фосфора Pe³²15 – 14.3 дня, серы S³⁵16 – 87.1 дня, скандия Sc⁴⁶21 – 85 дней, кальция Ca⁴⁵20 – 152 дня, титана Ti⁵⁴22 – 5.8 мин., хрома Cr⁵¹24 – 28 дней, железа Fe⁵⁹26 – 45 дней, углерода C¹⁴6 – 5568 лет, хлора Cl³⁴17 – 3.1 ∙10⁵ лет. За счет ядерного распада и синтеза накапливается определенная критическая масса некоторых элементов, при очень большом давлением и действием сверхвысоких температур наступает критический момент и реакция переходит в следующий шаг: синтез – распад и в другие элементы с выделением чрезвычайно высоких энергий, сопровождающихся увеличением светимости звезд, выделением тепла и электромагнитных излучений. При синтезе элементов с большим периодом распада наступает кажущаяся «температурная пауза», где на определенном промежутке времени температура звезд меняется в очень незначительных пределах. По данным характеристических спектров элементов можно определять какие процессы проходят в звездах, а по величине смещения их скорости движения. К таким пульсирующим звездам также принадлежит наше светило с периодом изменения светимости примерно 11 лет за счет термоядерного синтеза водорода и гелия.

27 августа 2019 г..

добавлено 11.09.19 14:24:27 | просмотрено 6860 раз