Эффект Доплера. Закон смещения Вина
Сущность эффекта: Эффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится, и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты звуковых волн.
Источник, двигаясь к приемнику, как бы сжимает пружину – волну
Скорости движения небесных светил относительно Земли по лучу зрения (лучевые скорости) определяются при помощи спектрального анализа на основании эффекта Доплера: если источник света и наблюдатель сближаются, то длины волн, определяющие положения спектральных линий, укорачиваются, а при их взаимном удалении длины волн увеличиваются. Эта зависимость выражается формулой
где v-лучевая скорость относительного движения с учетом ее знака (минус при сближении), λ0 - длина волны при неподвижном источнике, λ, - длина волны при движении источника и с - скорость света.
|
|
|
При отдалении источника всё темные полосы на спектре его излучения смещаются к красной стороне. Т.е. все длины волн увеличиваются. Точно также при приближении источника они смещаются к фиолетовой стороне. Таким образом эффект Доплера стал отличным дополнением к спектральному анализу.
Красное смещение спектральных линий поглощения в спектре удаляющейся звезды сходного с Солнцем спектрального класса.
Для сравнения слева показан спектр Солнца.
Получив спектрограмму светила, над ней и под ней впечатывают спектры сравнения от земного источника излучения. Спектр сравнения для нас неподвижен, и относительно него можно определять смещение линий спектра звезды на спектрограмме.
Смещение линии Нγ в спектре одной из звезд при ее движении по лучу зрения. Сверху и снизу - лабораторные спектры сравнения. Над ними написаны длины волн в ангстремах (1 Å=0,0001 мкм)
По спектру можно определить и температуру светящегося объекта. Когда тело раскалено докрасна, в его сплошном спектре ярче всего красная часть. При дальнейшем нагревании область наибольшей яркости в спектре смещается в желтую, потом в зеленую часть и т. д. Это явление описывается законом смещения Вина, который показывает зависимость положения максимума в спектре излучения от температуры тела. Зная эту зависимость, можно установить температуру Солнца и звезд.
|
|
|
λмак*Т= b ,
где λ — длина волны, которой соответствует максимум в распространении энергии; T — абсолютная температура; b — постоянная Вина.
Закон Вина можно применять не только для оптического диапазона электромагнитного излучения, но и для любого другого диапазона волн.
Температуру планет и температуру звезд определяют также при помощи специально созданных приемников инфракрасного излучения.
Космические аппараты
Исследования с помощью космической техники занимают особое место в методах изучения небесных тел и космической среды. Начало этому было положено запуском в СССР в 1957 г. первого в мире искусственного спутника Земли. Быстро развиваясь, космонавтика сделала возможным:
1) создание внеатмосферных искусственных спутников Земли;
2) создание искусственных спутников Луны и планет;
3) перелет и спуск приборов, управляемых с Земли, на Луну и планеты;
4) создание управляемых с Земли автоматов, перемещающихся по Луне и доставляющих с Луны пробы грунта и записи разных измерений;
|
|
|
5) полеты в космос лабораторий с людьми и высадку их на Луну.
Орбитальная станция «Скайлэб» на околоземной орбите.
Пилотируемый комплекс «Салют-7» − "Союз Т-6" на околоземной орбите
Ночной вид с Международной космической станции на Атлантическое побережье США, 6 февраля 2012. (Фото NASA | Reuters)
Спускаемый аппарат пилотируемого корабля «Союз ТМА-02М» благополучно приземлился в Казахстане (черная точка в центре, с парашютом). Машины с фарами и вертолет — русский персонал, встречающий астронавтов, спустившихся на Землю с МКС 22 ноября 2011. (Фото Bill Ingalls | NASA):
Спускаемый аппарат пилотируемого корабля «Союз ТМА-02М» вблизи. Казахстан, 22 ноября 2011. (Фото Bill Ingalls | NASA)
Снимок космического корабля «Прогресс», приближающегося к Международной космической станции, 12 января 2012. (Фото NASA)
Облака и северное сияние над Аляской. Вид с Международной космической станции, 10 февраля 2012. (Фото NASA)
Место посадки команды «Апполона-14», побывавший на Луне 40 лет назад в 1971 году. Следы маршрута путешествия по лунной поверхности все еще видны с того времени. (Фото НАСА)
Снегопад в 30 штатах США. Фотография со спутника GOES-13, 3 февраля 2011. (Фото NOAA | НАСА)
|
|
|
Двойной кратер на Марсе. (Фото University of Arizon | НАСА)
Фотография с марсохода Opportunity. На поверхности Марса видны следы его гусениц и небольшой кратер. (Фото НАСА):
Фотография с автоматической межпланетной станции Кассини, 25 апреля 2011. Некоторые из спутников Сатурна выстроенные вдоль его колец. (Фото Space Telescope Science Institute | НАСА)
Спутник Сатурна Титан и Энцелад на фоне колец, 21 мая 2011. ( Фото Space Telescope Science Institute | НАСА )
Фотография Солнца, перед которым проходит Луна, 2 мая 2011. (Фото НАСА):
Космические аппараты позволили проводить исследования во всех диапазонах длин волн электромагнитного излучения. Поэтому современную астрономию часто называют всеволновой. В настоящее время излучение от космических объектов регистрируется во всем диапазоне электромагнитного спектра от длинноволнового радиоизлучения (частота 107 Гц, длина волны l = 30 м) до гамма-излучения (частота 1027 Гц, длина волны l = 3×10–19 м = 3×10–10 нм).
Исследования этих, ранее недоступных видов излучения звезд и туманностей, межпланетной и межзвездной среды очень обогатили наши знания о физических процессах, происходящих во Вселенной. В частности, были открыты неизвестные прежде источники рентгеновского излучения.
Много информации о природе наиболее далеких от нас тел и их систем также получено благодаря исследованиям, выполненным при помощи приборов, установленных на различных космических аппаратах.
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 856; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!