Практическая и теоретическая астрофизика

Астрофизика существенно отличается от физической астрономии, направленной на изучение движений небесных тел (небесную механику). В задачи астрофизики входит также изучение строения поверхности небесных тел, Солнца и различных планет, представляющих интерес для исследователей.

Роль астрофизики в современном мире

Предмет исследования в астрофизике представляет вещество в своих разных состояниях и его излучение. Состояния бывают следующими:

• плазматическое;
• твердое;
• газообразное;
• жидкое.

Астрофизика, представляя составной элемент астрономии, ставит своей задачей исследование физических свойств и химического состава комет, планет, Солнца, туманностей и звезд.

Цели теоретической астрофизики

Теоретическая астрофизика ставит перед собой главные цели:

• устанавливать законы и разрабатывать теории появления и развития объектов космоса;
• строить модели физического состояния исследуемых объектов и сравнивать их со своими наблюдениями.

красного гиганта. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ" />

Рисунок 1. Модели Солнца и красного гиганта. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Существуют такие разновидности моделей: красного гиганта, Солнца

Теоретическая астрофизика в своих исследованиях задействует не только аналитические методы, но и численное моделирование при изучении разнообразных явлений астрофизики, а также возникновения их теорий и построения различных моделей. Подобные модели, построенные при анализе данных наблюдений, можно проверить, сравнивая теоретические предположения с получаемыми данными. Наблюдения также помогают сделать верный выбор среди нескольких альтернативных теорий. В качестве объекта исследований в теоретической астрофизике выступают:

• магнитогидродинамика;
• физика межзвездной среды;
• физика чёрных дыр;
• эволюция звезд и их строение;
• эволюция галактик;
• звёздная динамика;
• астрофизическая гидродинамика;
• крупномасштабная структура Вселенной.

Наиболее полную разработку в настоящее время получили проблемы звездной и солнечной фотосферы, теория туманностей и атмосфер звезд. Результаты и методика современной атомной теории позволяют ученым в полной мере объяснить процессы в поверхностных слоях звезд и другие подобные явления.

Практическая астрофизика и ее задачи

Рисунок 2. Метод фотометрии. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Среди основных задач практической (наблюдательной) астрофизики выделяют такие:

• процесс регистрации излучения;
• процесс разработки специальных приборов;
• разработку методов регистрации (речь идет об адаптивных системах);
• разработку методик анализа.

Также существуют следующие методы в практической астрофизике:

• метод фотометрии;
• спектрофотометрии и поляриметрии;
• интерферометрии;
• спеклинтерферометрии и гравитационного линзирования;
• метод лучевых скоростей.

Среди основных инструментов, применяемых в практической астрофизике, используют:

• специальные телескопы видимого диапазона;
• рентгеновские и радиотелескопы;
• специальные регистрирующие приборы, такие как фотометры, спектрографы и поляриметры;
• особые приемники излучения.

Основную часть данных в астрофизике составляют специальные наблюдения объектов в электромагнитных излучениях. При этом исследование направлено не только на прямые изображения, (они получаются на разных по длине волнах), но и на электромагнитные спектры того излучения, которое принимается.

Радиоастрономия своей базовой задачей ставит изучение специальных излучений в пределах диапазона длин волн от 0.1 мм и до 100 м. Радиоволны могут испускать, например, такие холодные объекты, как:

• пылевые облака;
• межзвёздный газ;
• реликтовые излучения (следствие Большого Взрыва);
• впервые обнаруженные в диапазоне микроволн пульсарами;
• квазары и далекие радиогалактики.

При наблюдениях в радиодиапазоне должны быть задействованы специальные телескопы довольно больших размеров. Зачастую наблюдения проводят, применяя интерферометры и сети РСДБ.

Инфракрасная астрономия ориентирована на исследование особенностей излучения на волнах, которые находятся в промежутке между видимым светом и радиоизлучением.

Наблюдения в данной области спектра производятся обычно на специальных телескопах, подобных обычному оптическому телескопу. Объекты наблюдения при этом более холодные, чем звезды (межзвездная пыль, планеты).

Оптическая астрономия представляет древнюю область астрофизики. В современном мире ее главными инструментами считаются телескопы с матрицами ПЗС в качестве приемников изображений. Частыми являются наблюдения с применением специальных спектрографов. Ограничителем на наблюдения в рамках оптического диапазона выступает дрожание земной атмосферы. Оно становится определенным препятствием при наблюдениях на телескопах больших размеров.

Устранить эту проблему и получить при этом максимально четкое изображение помогают разнообразные методы (например, адаптивная оптика, спеклинтерферометрия, выведение телескопов в космос за пределы атмосферы). Такой диапазон позволяет астрофизикам четко рассматривать планетарные туманности и звезды, а также заниматься изучением их расположения и химического строения.

Такие виды астрономии, как ультрафиолетовая, рентгеновская и гамма, своей базовой задачей ставят исследование объектов, в которых астрофизики наблюдают формирование высокоэнергетических частиц.

В число таких объектов могут входить черные дыры, двойные пульсары, магнетары и др. Земная атмосфера для излучения в этой части спектра будет непрозрачной. Поэтому имеется несколько методов наблюдений:

• наблюдение с космических телескопов;
• наблюдение черенковского эффекта в земной атмосфере др. типов излучений, которые могут также наблюдаться с Земли.

В попытках наблюдать за гравитационными волнами было создано несколько обсерваторий. Так, ученые создали нейтринные обсерватории, которые позволили им доказать существование в центре Солнца термоядерных реакций. Благодаря этим детекторам, изучались также удаленные объекты. Исследования высокоэнергетических частиц ученые проводят на основании наблюдений их столкновений с земной атмосферой.