Исследование астрономических моделей

Вопросы занятия:

·     компьютерный эксперимент с интерактивной астрономической моделью на примере программы Celestia.

Знания об окружающем мире, о Вселенной всегда были неотделимой частью общечеловеческой культуры. Достижения в исследовании Солнечной системы дают возможность более глубоко и полно изучить вопросы возникновения и развития Солнечной системы, прошлого и будущего Земли. С развитием внеатмосферных методов наблюдения стало возможным заглянуть в мир высоких энергий, изучать процессы, происходящие в звёздах и галактиках. С помощью межпланетных станций учёные на прямую изучают небесные тела: Луну, Марс, Венеру и другие планеты Солнечной системы, комету Галлея, астероиды. Астрономия успешно развивается. Новые гигантские телескопы, наземные телескопы новых технологий и космические телескопы постоянно расширяют возможности наблюдателей. Это приводит к интереснейшим открытиям в разных областях науки о Вселенной.

Результаты астрономических исследований существенно расширяют и изменяют современную научную картину мира. Красное смещение, чёрные дыры, космические миры и многие другие научные открытия коренным образом меняют представление человека о Вселенной. Как вы знаете XXI век – это век ускоренного развития электронных технологий.

Одним из наиболее важных типов компьютерных разработок является моделирование. С помощью компьютера можно не только изобразить объекты, но и вывести их под нужным ракурсом, в нужном масштабе, смоделировать их поведение.

Компьютерная программа Celestia поможет вам покорить просторы космоса. «Летая» в космическом пространстве между звёздами, планетами и галактиками. Здесь можно приблизиться к любому небесному телу, рассмотреть его со всех сторон. Можно ускорить или замедлить время, или отмотать время вспять и посмотреть, как выглядела, например, наша планета в прошлом, а затем, например, покинуть пределы нашей Галактики в поисках далёких звёздных систем.

На сегодняшний день, созданные модели содержит огромную базу объектов Солнечной системы, звёзд нашей Галактики и отдельных звёзд близлежащих галактик. Компьютерные модели достоверно отражают положение и движение светил.

Наведём указатель мыши на любой видимый в окне объект. В данный момент в поле зрения звёзды, теперь дважды щёлкнем мышью на нём. Выбранный объект сразу же переместится в центр окна, а информация о нём отобразится в левом верхнем углу. Чтобы приблизиться к нему, выполним команду Навигация - Идти к выбранному объекту или на выбранном объекте нажать правой кнопкой мыши и в открывшемся контекстном меню выбрать Перейти. Теперь мы приблизились к выбранному объекту. Для того чтобы рассмотреть его со всех сторон, необходимо ускорить время. Для этого выбираем вкладку Время и дальше Быстрее в 10 раз, или на клавиатуре нажать клавишу L (при английской раскладке клавиатуры). Если нажимать на клавишу несколько раз, объект начнёт двигаться ещё быстрее. Для того чтобы уменьшить скорость необходимо выбрать вкладку Время и дальше Медленнее в 10 раз, или на клавиатуре нажать клавишу К.

Кроме планет, в Солнечной системе движется множество других объектов: спутники планет, астероиды, кометы, межпланетная станция Cassini и искусственные спутники Земли. Чтобы посмотреть список доступных объектов Солнечной системы, необходимо на вкладке Навигация выбрать Каталог Солнечной системы.

Теперь в окне Каталог Солнечной системы щёлкнем на плюсик рядом с планетой Нептун и выберем подпункт Ларисса. Нажимаем кнопку Перейти и затем ОК. Мы перелетим к спутнику планеты Нептун Ларисса. Двигая бегунок мыши можно приблизится к спутнику ещё ближе или отдалиться от него и посмотреть где, он находится относительно планеты Нептун. Также можно выбирать и переходить к другим спутникам планеты Нептун с помощью мыши или с помощью Каталога Солнечной системы.

Перейдём к нашей планете Земля и исследуем её. На вкладке Навигация выбираем Каталог Солнечной системы. Теперь раскроем список Земля и выберем подпункт ISS, нажимаем перейти. После этого перед вами появится международная космическая станция, движущаяся по орбите вокруг Земли. Международная космическая станция или сокращённо МКС (от английского International Space Station, сокращённо ISS) – пилотируемая орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс. МКС – это совместный международный проект, в котором участвуют 14 стран, среди них США, Россия, Япония, Канада и другие страны, входящие в Европейское космическое агентство

Управление МКС осуществляется: российским сегментом – из Центра управления космическими полётами в Королёве, американским сегментом – из Центра управления полётами имени Линдона Джонсона в Хьюстоне.

Посмотрим движение космического телескопа «Хаббл» (от английского Hubble Space Telescope). Хаббл – это автоматическая обсерватория на орбите вокруг Земли, названная в честь Эдвина Хаббла. Телескоп «Хаббл» – это совместный проект НАСА и Европейского космического агентства; он входит в число Больших обсерваторий НАСА.

Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна; в первую очередь – в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы разрешающая способность телескопа в семь – десять раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.

На вкладке Навигация выбираем Каталог Солнечной системы. Теперь раскроем список Земля и выберем подпункт Мир, нажимаем Перейти. Как видите, ничего нет.

Теперь давайте попутешествуем во времени. Станция «Мир» упала в Тихий океан 23 марта 2001 года. Выбираем вкладку Время, а дальше Установить время. Теперь установим год, например, 2000. И снова выберем в каталоге Солнечной системы станцию Мир. Нажимаем Перейти. 

Станция «Мир» – это советско-российская пилотируемая научно-исследовательская орбитальная станция. Она функционировала в околоземном космическом пространстве с 20 февраля 1986 года по 23 марта 2001 года. Базовый блок станции Мир был выведен на орбиту ракета-носителем Протон. Это была первая многомодульная обитаемая орбитальная станция.

Продолжим путешествие во времени. Межпланетный космический аппарат «Галилео» завершила своё существование в глубинах атмосферы Юпитера 21 сентября 2003 года.

Выбираем вкладку Время и устанавливаем время, например, 2002. И снова выберем в каталоге Солнечной системы станцию Галилео. Нажимаем Перейти.

«Галилео» — автоматический космический аппарат НАСА, созданный для исследования Юпитера и его спутников. Аппарат был запущен в тысяча девятьсот восемьдесят девятом 1989 году. В тысяча девятьсот девяносто пятом 1995 году вышел на орбиту Юпитера и проработал до две тысячи третьего 2003 года. Это был первый аппарат, вышедший на орбиту Юпитера, который изучал планету длительное время. Также Галилео сбросил в атмосферу Юпитера спускаемый зонд. Станция передала свыше 30 Гб информации, включая 14 000 изображений планеты и спутников. С её помощью была получена уникальная информация об атмосфере Юпитера. Название станции связано с тем, что именно Галилео Галилей открыл четыре спутника Юпитера в 1610 году.

Чтобы вернуться из прошлого в настоящее, нужно на вкладке Время выбрать Установить время и нажать кнопку Установить текущее время.

Теперь давайте посмотрим базу звёзд. На вкладке Навигация выбираем Каталог звёзд. Раскрывшееся окно содержит список звёзд с основными характеристиками.

По умолчанию здесь отображены не все имеющиеся в базе звезды, а лишь 100 ближайших к выбранному объекту. В области Критерии поиска звёзд можно изменить настройки параметров. Двигая ползунок Количество звёзд в списке, можно изменить количество отображаемых в списке звёзд. Можно задать количество отображаемых звёзд от 10 до 500. Ещё можно выбрать, какие звёзды должны отображаться: Ближайшие, Самые яркие или С планетами. Чтобы приблизиться к звезде, нужно щёлкнуть левой кнопкой мыши на её названии в списке, а затем нажать Перейти и 0К.

Также можно выбрать как будут отображаться далёкие звёзды. На вкладке Вид выбираем Звёзды как. Теперь можно выбрать один из предложенных вариантов: в виде размытых точек, просто точек или дисков, размер которых зависит от удалённости звёзд от точки наблюдения.

Давайте перейдём к планете Венера. Теперь на вкладке Вид выберем Планетография. Установим флажок: Показывать местоположения и нажмём ОК. Теперь мы можем видеть названия элементов рельефа поверхности Венера, морей, кратеров, гор, долин и каньонов.

Перейдём к планете Земля. Ускорим время и понаблюдаем за движением планеты и искусственных спутников. Здесь мы также видим названия элементов рельефа.

Давайте посмотрим, как выглядит наша галактика. Для этого с помощью бегунка мыши будет отдаляться от выбранного объекта до тех пор, пока не окажемся за пределами галактики. Итак, перед нами наша галактика Млечный путь.

Млечный Путь - это галактика, к которой принадлежит Солнечная система со своими планетами, среди которых и Земля. Он виден из любой точки земной поверхности. Млечный путь образует кольцо, поэтому с любой точки Земли мы видим лишь его часть. Млечный Путь, который кажется тусклой светящейся дорогой, на самом деле состоит из огромного количества звёзд, не видимых по отдельности невооружённым глазом. Первым в начале 17 столетия над этим задумался Галилео Галилей, когда навёл изготовленный им телескоп на Млечный Путь.

То, что впервые увидел Галилей, захватило дух. В месте белёсой огромной полосы Млечного Пути его взору открылись сверкающие скопления из бесчисленных звёзд, видимых по отдельности. Сегодня учёные считают, что Млечный Путь содержит огромное число звёзд - около 200 миллиардов.

Млечный Путь представляет собой галактику, состоящую из большого плоского - основного - тела в форме диска диаметром, превышающим расстояние в 100 000 световых лет. Сам диск Млечного Пути "относительно тонкий" – его толщиной несколько тысяч световых лет. Внутри диска расположена большая часть звёзд. По своей морфологии диск некомпактен, имеет сложное строение, внутри его находятся неровные структуры, которые простираются от ядра до периферии Галактики. Это так называемые «спиральные рукава» нашей Галактики, зоны высокой плотности, где из облаков межзвёздных пыли и газа образуются новые звезды.

Выберем вкладку Окно, дальше – Разделить горизонтально. Окно разделилось на две части. Теперь мы можем выбрать разные объекты. Например, выберем в одном окне планету Меркурий, а во втором Сатурн и понаблюдаем за ними. 

Для возвращения в нормальный режим нужно нажать клавишу Delete или на вкладке Окно нажать Удалить активный вид.