Жасанды жер серіктерінің қозғалысы.Космостық жылдамдықтары

1957 жылы 4 қазанда Совет одағында бірінші рет Жердің жасанды серігі ұшырылды. Бұл – адамзат тарихында жаңа дәуірді – ғарыш кеңістігін игеру дәуірін бастап берді.

Жасанды Жер серіктері /ЖЖС/ орбитаға көп сатылы ракеталардың жәрдемімен шығарылады. Ракетаның соңғы сатысы серікке белгіленген биіктікте қажетті жылдамдық береді. Егер Жер бетінен биіктікте көтерілген дене горизонталь бағытта жеткілікті бір жылдамдыққа ие болса, онда ол ЖЖС бола алады. Берілген биіктіктегі дененің ұшу жылдамдығы шеңберлік жылдамдыққа тең болған жағдайда оның орбитасы да шеңбер болады. Егер дененің жылдамдығы бұдан көп болатын болса, онда орбита эллипс формалы болады да орбитаға шығу нүктесі перигейге сәйкес келеді. Ал егер дененің жылдамдығы шеңберлік жылдамдықтан аз болса, онда да эллипс формалы болады, бірақ орбитаға шығу нүктесі апогейге сәйкес келеді.

Жасанды серіктің массасының жердің массасымен салыстырғанда өте аз екенін ескеріп, бұрын келтірген энергия интегралын жазуымызға болады. Ол мына қатынаспен өрнектеледі:

(1)

Енді еркін түсу үдеуінің төменгі өрнегін

(2)

пайдаланып, шеңберлік жылдамдықты өрнектеуімізге болады:

(3)

Жердің бетімен ұшатын серік үшін жылдамдық болады. Мұны бірінші космостық жылдамдық деп атайды.

Бірақ, Жер бетінің күрделі рельефтері мен тығыз атмосферасының күшті әсерін болдырмау мақсатында ЖЖС-тің -ден жоғарғы биіктіктерге көтеру керек болады. Бұл жағдайда шеңберлік жылдамдық өрнегімен анықталады.

ЖЖС-нің орбитаны айналу периоды Кеплердің ІІІ заңы бойынша өрнегімен, ал (2)-ні қатынасты ескерек, өрнегімен анықталады. Жердің радиусы R мен еркін түсу үдеуі g-ның мәндері белгілі болғандықтан, жоғарғы өрнек мынадай ықшамдалған түрге келеді

Жасанды серіктердің орбитасының элементтерінің негізінен, Жер шарының сығылынқы формасымен атмосфераның кедергі келтіру факторлары өзгереді. Бірінші фактор перигей мен шығу түйінің ғасырлық ұйытқуын, екінші фактор үлкен жарты оспен эксцентреситеттің өзгеруін туғызады. Атмосфераның кедергісі, әсіресе, перигей аймағында көп болғандықтан жылдамдық тезірек кемиді де, биіктік азайып орбитаның формасы шеңбер бола бастайды. Осының нәтижесінде серіктің жылдамдығы орбитаның бойында азайып, ол спираль тәрізді траекториямен Жер атмосферасының тығыз қабаттарына енеді де, ақыры жанып кетеді.

Жерден ұшырылған дене Жердің тартылыс күшін толық жеңу үшін оларға берілетін жылдамдық параболалық жылдамдыққа тең немесе одан көп болуы керек. Параболалық жалдамдық мына өрнекпен анықталған:

Егер дене Жер бетінен ұшырылса, , сонда км/с тең болады. Бұл жылдамдық екінші космостық жылдамдық деп аталады. биіктіктегі параболалық жалдымдық жылдамдықтан аз болады:

Осындай жылдамдықтармен космостық аппараттар ұшырылады.

Космос аппараты Жердің тартылыс күшін жеңіп, Күннің әсер ету сферасына өткен соң оның бетіне құлап түспейтіндей болу үшін Күнге салыстырғандағы жылдамдығы нөлден өзгеше болу керек. Космос аппаратының Күн системасын тастап шығуына жеткілікті болатын бастапқы жылдамдығының ең аз мәні үшінші космостық жылдамдық деп аталады. Ол км/с тең болады.

Сұрақтары: 1. Жер осінің прецессиясы, оның себептері мен салдары. 2.Нутация. 3.Су деңгейінің тасуы мен қайтуы.4. ЖЖС, ИНТ орбитасын есептеу тәсілдері.

5. Жердің осінің прецессиялық және нутациялық қозғалысы

Ші лекция.Телескоптар, олардың қолдану көрсеткіштері: ұлғайту, ажырату қабілеті, жарықтылығы. Рефрактор, рефлектор. Олардың кемшіліктері, артық-шылықтары.Айналы-линзалы телескоп. Мектеп телескопы. Телескоптағы сәулелердің өту жолы.

Оптикалық телескоп

1) аспан денелерінен келетін жарықты жинау;

2) аспан денелерінің бейнелерін фокал жазықтықта салу;

3) бір-біріне жақын объектілерді ажырату.

Оптикалық телескоптардың көптеген күрделі түрлерін үш топқа бөлуге болады; линзалық телескоптар (рефракторлар), айналық телескоптар (рефлекторлар) және айналық – линзалық телескоптар. Телескоптар объектив, тубус, қабылдағыш құрал немесе кейбір жағдайларда окуляр және монтировкадан тұрады. Рефракторларда объектив линза, рефлекторларда – айна. Объективтің негізгі мақсаты жарық ағынын жинау және фокал жазықтығында объектінің бейнесін салу. Фокал жазықтығында қабылдағыш құрал: фотоэмульсия, фотокатод, т.б.с. орналасады. Көзбен бақылау жүргізуге окуляр қажет болады. Окуляр мен объективтің фокал жазықтықтары беттеседі. Объектив, окуляр, немесе қабылдағыш құралдарды біріктіретін металдан жасалған телескоптың тубусы. Телескопты шырақтардың бағытына бұруға қолданатын конструкция-монтировка деп аталады.

Линзалармен ойыс айналардың кемістіктері немесе аберрациялары болады. Линзаның басты аберрациялары, біріншіден нүктенің бейнесі дөңгелек тәрізді түседі, екіншіден бұл дөңгелек түрлі-түсті болады. Рефрактордың аберрациясын кеміту үшін объектив бір емес бірнеше беттерінің қисықтықтары әртүрлі және шынының әртүрлі сортынан жасалған линзалардан тұрады. Өте үлкен диаметрлі және мөлдірлігі жоғары линзаларды жасау қиынға түскеннен рефракторлардың диаметрлері аса үлкен болмайды. Ең үлкен диаметрлі визуальді рефрактордың диаметрі 91 см (АҚШ, Лик обсерваториясы), 102см (АҚШ, ЙЕРК обсерваториясы). Бұл екі объективті жасаған АҚШ-тың оптиктері Иларн Д., Иларн А. 1888ж, 1896 жылы. Қазіргі кезде рефрактордың объективтері екі линзалы – ахромат – максимал диаметрі 80 см. Көп рефракторлар 3-4 диаметрі 40 см линзалардан құрылған.

Астрофизикалық зерттеулер рефлекторлардың көмегімен болады. Айна объективтің хроматтық аберрациясы болмайды, ал сфералық аберрациядан құтылу үшін айнаның формасы айналу параболоидқа келтіріледі.

3-сурет. Мениск телескоптың схемасы

2-сурет. Рефлекторлар түрлерің

Объектив шыныдан жасалып, ішкі бетін алюминдейді, сонда түскен жарықтың 90% шағылады. Рефлекторлардың конструкциясы әртүрлі болады. Бас айна тубустың төменгі жағында орналасып, фокусы немесе тубустың ішінде, немесе сыртына қосымша айнамен шығарылады. Мысалы оптикалық осіне 45⁰ орналасқан жазық айна фокусті бүйірге шығарады (Ньютон фокусі, 1671ж) (2-сурет), дөңес гиперболалық айна фокусті бас

айнаның сыртына шығарады (Кассегрен фокусі, 1672ж) (2-сурет). Осындай рефлекторлардың сфералық аберрациясы жойылсада, кома, дисторсия, астигматизм деп аталатын аберрациялары сақталады. Бұл аберрациялар жалпы бас осьтен тыс аберрациялар деп аталады, себебі көру өрістің шетіндегі облыстарда аспан объектілердің бейнелері өте күшті бұзылады. Осы аберрацияларды жою үшін айна – линзалық телескоптар жасалады. Солардың ішінде совет оптик Д.Д.Максутовтың (1896-1964) мениск телескопы (3-сурет). Бұл телескопта объектив сфералық айна, ал оның кемістігін тубустың алдына қойылған шыныдан жасалған мениск кемітеді, қосымша айна ретінде осы менисктің орталық облысы алюминделеді. Максутовтың телескоптарының бірнеше варианттары бар: 70мм мектеп телескопынан, 1м ірі телескопқа дейін. Шмидт камерасының бас айнасы сфералық болып, оның аберрацияларын коррекциялық кварцтан жасалған пластина жояды.

4-сурет. S1, S2 нүктелердің кескіні

Фотографиялық әдістер-ге маңызды роль атқаратын телескоптың сипаттамасы оның фокал жазықтығындағы бейненің масштабы болады. Бейненің масштабы кескіннің екі нүктесінің бұрыштық арақашықтығы және олардың фокал жазық-

тығындағы сызықты ара-қашықтығы арқылы өрнектеледі (4-сурет).

L – объектив; S₁, S₂ – бір объектінің нүктелері; S¹₁, S¹₂ – осы нүктелердің фокал жазықтықтағы бейнелері;

Ғ – объективтің фокустық ара-қашықтығы.

Бұдан мынадай өрнек шығады:

бұрышы өте азғантай болғандықтан

(радианмен), немесе ал масштабы . Өлшену бірліктері: (0/мм), (1 /мм), (1 /мм).

Телескопты объектіге бағыттау өте күрделі техникалық мәселенің бірі. Қазіргі обсерваториялар диаметрі оншақты сантиметрден 10-метрге дейінгі телескоптармен жабдықталған. Осындай телескоптарды ұстаушы механикалық конструкция монтировка деп атайды. Монтировкаларды түрлі-түрлісі бар, бірақ негізінен олар айналу остерінің бағыттарына байланысты азимуталдық және экваторлыққа бөлінеді. Азимуталдық монтировка көмегімен телескопты бағыттағанда горизонт жазықтығында жататын және тік сызықпен бағыттас екі остен айналдыра орналастырады. Ал экваторлық монтировканы остерінің біреуі дүние өсімен сәйкес, екіншісі-экватор жазықтығында орналасады.

Сұрақтар:

Телескоптар.

Олардың қолдану көрсеткіштері: ұлғайту, ажырату қабілеті, жарықтылығы.

Рефрактор, рефлектор. Олардың кемшіліктері, артық-шылықтары.

Айналы-линзалы телескоп. Мектеп телескопы. Телескоптағы сәулелердің өту жолы.