Измерение средних расстояний в Астрономии презентация

Пробелы в знаниях на основании домашних работ:
Что значит «я по знаку Зодиака – Лев»?
=> В каком созвездии находится Солнце в момент летнего солнцестояния?

Что осложняет измерения звездного параллакса
Период циклического движения звезды = 1год
Все звезды гуляют примерно одинаково!

=> Нужно проводить измерения с точностью
не хуже 0.1 угловых секунд
Но…
γ Дракона
Она ВОЗВРАЩАЕТСЯ НА СВОЕ МЕСТО ЧЕРЕЗ … 18.61лет !
ЗВЕЗДА НЕ ВОЗВРАЩАЕТСЯ НА СВОЕ МЕСТО ЧЕРЕЗ ГОД!!!
Джеймс Бредлей 1728-1745:

Но и это не все…
Даже Гипарх заметил медленное циклическое движение Земной оси (оси мира):
Откуда берется прецессия?
Период циклического движения
оси мира ~ 25 тысяч лет !!!
Как это работает?

Закон сохранения
Момента Импульса
1.Симметрия пространства относительно сдвига -> сохранение импульса
2. Симметрия относительно сдвига во времени -> сохранение энергии
3. Симметрия относительно поворота в пространстве -> сохранение момента импульса

Момента импульса для шарика
I – момент инерции
Для шара I=(2/5)m*r2

Следствия закона сохранения момента импульса
1.«Память» ориентации
оси вращения системы
Медленная (с периодом 25тыс. лет) прецессия
оси мира происходит, потому что Земля –
это большой гироскоп, на который действует
постоянный крутящий момент силы гравитации
… предположительно со стороны Солнца

3-е следствие закона сохранения
момента импульса - Нутации
Нутации (с периодом 18.61 лет) оси мира происходят, потому что Земля –
это большой гироскоп, на который действует периодически меняющийся (непостоянный) крутящий момент сил гравитации со стороны Луны и Солнца и …
… и еще что-то до конца не понятое, потому что 18.61 лет – это лишь самая
долгая компонента нутаций

Природа самого быстрого циклического движения совсем иная!
Она не связана с движением оси Земли. Это чисто кажущийся эффект, связанный с природой света, который называется – аберрация света.
Перейдем в систему отсчета Земли:

Таким образом получилось 3 разных циклических
движения, наложенных друг на друга
1. Аберрация света (Т=1год)
2. Нутация Земной оси (Т~19лет)
3. Прецессия Земной оси (Т~25тыс.лет)

Проблема извлечения малого сигнала от звездного параллакса

Увеличим картинку, чтобы разглядеть детали

Увеличим еще и попытаемся разглядеть вклад годового параллакса звезды
2.4*sin(6.28*x/25000)+(1/3600)*(40+.3)*sin(6.28*x)+(17/3600)*sin(6.28*x/16.2)+(2/3600)*sin(6.28*x/0.5)

На фоне «шума» нутаций Земной оси и других циклических движений с большой амплитудой
маленький параллакс теряется
Джеймс Брэдлей не смог «вычленить» значение параллакса из «шумного» сигнала
но смог открыть аберрацию света, она оказалась в 100 раз больше параллакса
В 1745 году не было математического аппарата для решения задачи выделения малого сигнала из 100-кратного шума
Этот математический аппарат был разработан 50 лет спустя:

Интеграл Фурье позволяет получить спектр сигнала (разложить сигнал в спектр)

Первое точное измерение расстояния до звезды
Фридрих Бессель (1784-1846) воспользовался
мат аппаратом Фурье и разложил полученные ранее
Джеймсом Бредли данные в спектр Фурье
Проанализировав спектр он определил в нем все «паразитные» частоты, связанные с нутациями оси Земли, аберрацией и т.п. и вычел их вклад
Вклад составил ~0.29 угловых секунды
Таким образом в 1838 году он извлек вклад в сигнал (угловое смещение звезды в течении года) от параллакса 61 Лебедя
Получил ответ 1/0.29уг.сек ~ 3,45 парсек
Ответ: расстояние до звезды 61 Лебедя = ?
~11 световых лет

Эволюция точности астрономических измерений
1. Грамотно поставленный эксперимент
(измерения на базе орбиты Земли)
1. Грамотно поставленный эксперимент
(измерения на базе орбиты Земли)
1. Грамотно поставленный эксперимент
(измерения на базе орбиты Земли)
2. Точный прибор
(телескоп)
2. Точный прибор
(телескоп)
3. Продвинутая математика