11 класс

Содержание

• Слайд 1

  ГОУ Гимназия № 363
  Фрунзенского района
  Выполнила: ученица 11А класса
  Додонова Яна
  Руководитель: учитель физики
  Орлова Ольга Валерьевна
  Санкт-Петербург
  2008 г.
  Солнечный парус
  5klass.net

• Слайд 2

  Цель работы:
  Исследовать актуальность, возможность и целесообразность использования светового давления для космических полетов

  Задачи:
  Оценив величину светового давления, рассмотреть возможности использования светового давления в космической технике

  Определить проблемы космоплавания и целесообразность использования солнечных парусников

  Описать конструкции солнечных парусов и свойства материалов, из которых они изготавливаются

  Разобрать физические основы управления солнечным парусом

  Осветить перспективы использования солнечных парусников

• Слайд 3

• Слайд 4

  Опыты по доказательству и измерению давления света

  Опыт Никольса и Гула
  1619г. Идея о том, что свет может оказывать давление, приписывают Иогану Кеплеру.

  1873г. Дж.Максвелл , исходя из представлений об электромагнитной природе света, пришел к выводу: свет должен оказывать давление на препятствие.

  1893г. Американские ученые Никольс и Гул представили экспериментальное доказательство светового давления.

  1900г. П.Н.Лебедев измерил световое давление и подтвердил предсказание Максвелла.

• Слайд 5

  П.Н.Лебедев
  Опыт Лебедева (1900г.)

• Слайд 6

  Величина светового давления и его оценка

  Квантовая и электромагнитная теории света позволили вычислить величину давления света

  Эта величина очень мала, но телу малой массы она может сообщить огромную скорость

  F∙∆t = N∙mc
  F = N∙mc/∆t = nS∆tmc/∆t

  P = F/S = n∙mc
  P = nhν/c = nE/c = k/c
  K — Солнечная постоянная
  K = 0,14∙104 Вт/м

  Р ≈ 4,7∙10-6 Па

• Слайд 7

  Световое давление в астрономии

  Световое давление обеспечивает стабильность звезд, противодействуя силам гравитационного сжатия

  Действием давления света объясняются некоторые формы кометных хвостов

  Давление солнечного света на мельчайшие частицы уносит их на огромные расстояния

• Слайд 8

  1924г. Фридрих Артурович Цандер
  Изобрел Солнечный парус.
  Впервые рассмотрел конструкции Солнечных парусов. Попытался разобрать основы теории движения космического аппарата под солнечным парусом.
  Фридрих Цандер
  1887 — 1933

• Слайд 9

• Слайд 10

  Солнечный парус – полиэфирная пленка толщиной 5мкм с субмикронным слоем алюминия (коэффициент отражения – 0,85)

• Слайд 11

  Материал должен быть максимально легким, прочным, тонким и хорошо отражающим свет.
  Каптон Обладает высокой термостойкостью, высокими физико-механическими и электрическими показателями, мало изменяющимися в широком интервале температур. Срок службы пленки на воздухе при 250 градусах Цельсия – 12 лет, а при 400 градусах Цельсия – 10 лет.
  Милар
  Термопластик. Твердое бесцветное вещество. Прочен, износостоек, хороший диэлектрик, термостоек, не растворим в воде и др. органических растворителях.

• Слайд 12

  Каркасная конструкция
  Бескаркасная — «Вращающаяся» конструкция

• Слайд 13

  Проблемы космоплавания

  Основные проблемы:

  Развертывание паруса площадью несколько гектаров в рабочее положение

  Жесточайший лимит на полную массу корабля

  Обеспечение требуемой ориентации паруса по отношению к солнечным лучам

• Слайд 14

  Перспективы космоплавания

  Разумно управляя солнечным парусом:

  Его можно разогнать около Земли, выйти в межпланетное пространство и отправиться в космическое путешествие

  С его помощью можно изучать Солнце с малого расстояния

  Его можно использовать в роли сборщика космического мусора с околоземных спутниковых орбит

  Его можно использовать не только в роли космического движителя, а в качестве космического осветителя Земли

• Слайд 15

  2000г. – НПО им.Лавочкина и Институт космических исследований РАН начали работу по программе КАСП.
  2004г. NASA –эксперимент по раскрытию 4-сегментного паруса.
  2004г. ISAS –Япония. В ходе суборбитального полета успешно проведено открытие паруса типа «Клевер».

• Слайд 16

  Будущее космоплавания

  В 2008г. Россия готовит к испытанию Солнечный парус , который сможет за 5 дней долететь до Марса.
  Постоянное давление солнечного света будет все время ускорять корабль, который сможет разогнаться до скорости в 5 раз превышающей скорость обычной ракеты. И это без всяких затрат топлива.
  Ученые NASA предложили заменить алюминиевый или углеродный парус магнитосферой – «сплетенным» вокруг космического аппарата коконом магнитных полей. Магнитное поле диаметром 15-20 км. Будет прогибаться под действием Солнечного ветра, подобно магнитному полю Земли.

Посмотреть все слайды

Суть явления

Несмотря на то, что фотон не имеет массы покоя, у него есть энергия, а значит и импульс. Логично предположить, что передавая этот импульс объектам, свет может оказывать на них давление. Но тут сразу следует отметить, что на массивные тела оно будет ничтожно мало, поэтому и зарегистрировать явление сложно.

Физическую суть давления света можно вывести и из корпускулярного, и из волнового подхода к природе света. Так, если рассматривать свет, как поток частиц, то давление можно объяснить тем, что фотоны ударяясь о поверхность тела, передают ему часть своего импульса, а значит оказывают давление. По волновому подходу – электромагнитная волна воздействует на заряженные частицы тела и, отражаясь, передает им часть своей энергии. Итог – тот же самый.

Именно исходя из этих двух логических цепочек, на рубеже 19 и 20 веков физики начали активно изучать давление света на поверхность, ставить эксперименты и проводить опыты.

Как стать астрономом?

В России направлениям, связанным с освоением космоса, уделяется повышенное внимание. Сначала нужно пройти базовое обучение и получить высшее образование в одном из ВУЗов страны

За этим следует поступление в аспирантуру, написание и защита кандидатской диссертации, начало научной работы и получение ученой степени.

Где учиться на астронома?

Астрономия подойдет людям, которые с детства любят учить математику, физику, химию, выдвигать гипотезы, а затем доказывать их с помощью расчетов и опытным путем. Универсальных астрономов в нашей стране готовят только на отделении астрономии физического факультета МГУ. Также базовое образование можно получить на физических или механико-математических факультетах ведущих ВУЗов страны в Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Казани.

Кратко о световых квантах

Подробности

Обновлено 20.07.2018 21:44

Просмотров: 502

«Физика — 11 класс»

1.
В начале XX в. зародилась квантовая теория — теория движения и взаимодействия элементарных частиц и состоящих из них систем.

4.
Для объяснения закономерностей теплового излучения М. Планк предположил, что атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными порциями — квантами.
Энергия каждой такой порции определяется формулой

Е = hν

гдеh = 6,63 • 10-34 Дж • с — постоянная Планка; ν — частота световой волны.

2.
Поглощается электромагнитная энергия также отдельными порциями.

Это подтверждается явлением фотоэффекта (вырывание электронов из вещества под действием света).
Число вырванных электронов пропорционально интенсивности излучения, а кинетическая энергия электронов определяется только частотой света.

Согласно представлениям Эйнштейна поглощенная порция энергии hν идет на совершение работы выхода А по вырыванию электрона из металла и на сообщение ему кинетической энергии

Если частота света меньше некоторого ее минимального значения, соответствующего работе выхода то фотоэффект не наблюдается.

3.
При излучении и поглощении свет проявляет корпускулярные свойства.
Световая частица называется квантом света или фотоном.
Энергия фотона определяется формулой

гдеω — циклическая частота.

Импульс р фотона вычисляется по формуле

4.
В процессе распространения свет проявляет волновые свойства (явления интерференции и дифракции).

5. Свет обладает дуализмом (двойственностью) свойств.
Впоследствии было установлено существование корпускулярно-волнового дуализма у всех элементарных частиц.

6.
Фотоэффект широко используется в технике.
С помощью специальных приборов — фотоэлементов — энергия света управляет энергией электрического тока или превращается в нее.

Фотоэлементы применяются в различных «видящих» автоматах.
На явлении фотоэффекта основано устройство солнечных батарей.

7.
Согласно теории Максвелла свет оказывает давление на препятствия.
Давление это очень мало.
Оно было впервые обнаружено и измерено П. Н. Лебедевым.

8.
Поглощение света веществом сопровождается химическим действием света.
В зеленых листьях растений и во многих микроорганизмах важнейшие химические реакции происходят под действием света.
Углекислый газ поглощается из атмосферы листьями и расщепляется на углерод и кислород.
В этом заключается процесс фотосинтеза.

Следующая страница «Строение атома. Опыты Резерфорда»

Назад в раздел «Физика — 11 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин»

Световые кванты. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Фотоэффект —
Теория фотоэффекта —
Фотоны —
Применение фотоэффекта —
Давление света. Химическое действие света —
Краткие итоги главы

Где наблюдается явление давления света

Основной постулат корпускулярной теории электромагнитного излучения звучит так: электромагнитное излучение (и в частности свет) – это поток частиц, называемых фотонами. Фотоны распространяются в вакууме со скоростью, равной предельной скорости распространения взаимодействия, с = 3·10 8 м/с, масса и энергия покоя любого фотона равны нулю, энергия фотона E связана с частотой электромагнитного излучения ν и длиной волны λ формулой

(2.7.1)

Обратите внимание: формула (2.7.1) связывает корпускулярную характеристику электромагнитного излучения, энергию фотона, с волновыми характеристиками – частотой и длиной волны. Она представляет собой мостик между корпускулярной и волновой теориями

Существование этого мостика неизбежно, так как и фотон, и электромагнитная волна – это всего-навсего две модели одного и того же реально существующего объекта – электромагнитного излучения.

Всякая движущаяся частица (корпускула) обладает импульсом, причём согласно теории относительности энергия частицы Е и ее импульс p связаны формулой

(2.7.2)

где – энергия покоя частицы. Так как энергия покоя фотона равна нулю, то из (2.7.2) и (2.7.1) следуют две очень важные формулы:

,

(2.7.3)

.

(2.7.4)

Обратимся теперь к явлению светового давления.

Давление света открыто русским ученым П.Н. Лебедевым в 1901 году. В своих опытах он установил, что давление света зависит от интенсивности света и от отражающей способности тела. В опытах была использована вертушка, имеющая черные и зеркальные лепестки, помещенная в вакуумированную колбу (рис. 2.10).

Рис. 2.10

Вычислим величину светового давления.

На тело площадью S падает световой поток с энергией , где N – число квантов (рис. 2.11).

Рис. 2.11

KN квантов отразится от поверхности; (1 – K)N– поглотится (рис. 2.10), K– коэффициент отражения.

Каждый поглощенный фотон передаст телу импульс:

.

(2.7.5)

Каждый отраженный фотон передаст телу импульс:

,

(2.7.6)

т.к. .

В единицу времени все N квантов сообщают телу импульс р:

.

(2.7.7)

Т.к. фотон обладает импульсом, то импульс, переданный телу за одну секунду, есть сила давления – сила, отнесенная к единице поверхности.

Тогда давление , или

где J – интенсивность излучения. Т. е. давление света можно рассчитать:

,

(2.7.8)

· если тело зеркально отражает, то K = 1 и

· если полностью поглощает (абсолютно черное тело), то K = 0 и , т.е. световое давление на абсолютно черное тело в два раза меньше, чем на зеркальное.

Итак, следующее из корпускулярной теории заключение, что световое излучение оказывает давление на материальные предметы, причем величина давления пропорциональна интенсивности излучения, прекрасно подтверждается в экспериментах.

Одним из следствий давления солнечного света, является то, что кометы, пролетающие вблизи Солнца, имеют «хвосты» (рис. 2.12).

Рис. 2.12

Расчеты и формула

Самая простая формула давление света выглядит так:

Здесь р – это искомое давление света, І – интенсивность излучения, с – скорость распространения световых волн в вакууме, k – показатель пропускания, р – показатель отражения. Таким образом, мы видим, что чем больше отражение света – тем давление больше, и наоборот, чем больше пропускание – тем давление света меньше. Это знание нам пригодится дальше.

Эта формула применима к любым поверхностям, на которые свет падает строго перпендикулярно. Например, по ней можно вычислить, что давление света Солнца на поверхность вблизи Земли, если свет падает не под углом – будет равняться 9 х 10⁻¹¹ атмосфер.

В более сложных случаях, когда свет частично рассеивается, а частично отражается, применима следующая формула вычисления давления:

Здесь К – коэффициент пропускания, А – альбедо небесного тела.

Вклад фотонов в массу системы[]

Энергия системы, излучающей фотон с частотой ν{\displaystyle \nu }, уменьшается на величину  E=hν{\displaystyle ~E=h\nu }, равной энергии этого фотона. В результате масса системы уменьшается (если пренебречь переданным импульсом) на  Ec2{\displaystyle ~{E}/{c^{2}}}. Аналогично, масса системы, поглощающей фотоны, увеличивается на соответствующую величину.

В квантовой электродинамике при взаимодействии электронов с виртуальными фотонами вакуума возникают расходимости, которые устраняются при помощи процедуры перенормировки. В результате масса электрона, стоящая в лагранжиане электромагнитного взаимодействия, отличается от экспериментально наблюдаемой массы. Несмотря на определённые математические проблемы, связанные с подобной процедурой, квантовая электродинамика позволяет с очень высокой точностью дать объяснение таких фактов как аномальный дипольный момент лептонов и сверхтонкая структура лептонных дуплетов (например, у мюония и позитрония).

Тензор энергии-импульса электромагнитного поля отличен от нуля, поэтому фотоны гравитационно воздействуют на другие объекты, в соответствии с общей теорией относительности. И наоборот, фотоны сами испытывают воздействие гравитации других объектов. В отсутствие гравитации траектории фотонов прямолинейны. В гравитационном поле они отклоняются от прямых в связи с искривлением пространства-времени (см., например, гравитационная линза). Кроме этого, в гравитационном поле наблюдается так называемое гравитационное красное смещение (см. эксперимент Паунда и Ребки). Это свойственно не только отдельным фотонам, в точности такой же эффект был предсказан для классических электромагнитных волн в целом.

Фотоны в веществе[]

Свет распространяется в прозрачной среде со скоростью меньшей, чем  c{\displaystyle ~c} — скорость света в вакууме. Например, фотонам, испытывающим множество столкновений на пути от солнечного ядра, излучающего энергию, может потребоваться около миллиона лет, чтобы достичь поверхности Солнца. Однако, двигаясь в открытом космосе, такие же фотоны долетают до Земли всего за 8,3 минуты. Величина, характеризующая уменьшение скорости света, называется показателем преломления вещества.

С классической точки зрения замедление может быть объяснено так. Под действием напряжённости электрического поля световой волны валентные электроны атомов среды начинают совершать вынужденные гармонические колебания. Колеблющиеся электроны начинают с определённым временем запаздывания излучать вторичные волны той же частоты и напряжённости, что и у падающего света, которые интерферируют с первоначальной волной, замедляя её. В корпускулярной модели замедление может быть вместо этого описано смешиванием фотонов с квантовыми возмущениями в веществе (квазичастицами, подобными фононам и экситонам) с образованием поляритона. Такой поляритон имеет отличную от нуля эффективную массу, из-за чего уже не в состоянии двигаться со скоростью ~c. Эффект взаимодействия фотонов с другими квазичастицами может наблюдаться напрямую в эффекте Рамана и в рассеянии Мандельштама — Бриллюэна.

Аналогично, фотоны могут быть рассмотрены как частицы, всегда движущиеся со скоростью света ~c, даже в веществе, но испытывающие смещение фазы (запаздывание или опережение) из-за взаимодействия с атомами, которые изменяют их длину волны и импульс, но не скорость. Волновые пакеты, состоящие из этих фотонов, перемещаются со скоростью, меньшей ~c. С этой точки зрения фотоны как бы «голые», из-за чего рассеиваются на атомах, и их фаза изменяется. Тогда как с точки зрения, описанной в предыдущем абзаце, фотоны «одеты» посредством взаимодействия с веществом и перемещаются без рассеяния и смещения фазы, но с меньшей скоростью.

В зависимости от частоты свет распространяется в веществе с разной скоростью. Это явление в оптике называется дисперсией. При создании определённых условий можно добиться того, что скорость распространения света в веществе станет чрезвычайно малой (так называемый «медленный свет»). Суть метода в том, что используя эффект электромагнитно-индуцированной прозрачности удаётся получить среду с очень узким провалом в её спектре поглощения. При этом в области этого провала наблюдается чрезвычайно крутой ход показателя преломления. То есть на этом участке сочетаются огромная дисперсия среды (с нормальной спектральной зависимостью — возрастанием показателя преломления в сторону роста частоты) и её прозрачностью для излучения. Это обеспечивает значительное снижение групповой скорости света (при некоторых условиях до 0,091 мм/с).

Энергия и импульс фотона

Каждый фотон переносит некоторое количество энергии. Именно это количество называется энергией фотона.

Энергия фотона (соотношение Планка-Эйнштейна)

E — энергия фотона

h — постоянная Планка

ν — частота фотона

Импульс фотона связан с энергией следующим соотношением:

Соотношение импульса и энергии фотона

p — импульс фотона [(кг*м)/с]

E — энергия фотона

с — скорость света [м/с]

Подставляем вместо E формулу энергии фотона: p = hv/c

А вместо частоты формулу v = с/λ: p = hc/cλ

Сокращаем скорость света и получаем формулу импульса.

Импульс фотона

p — импульс фотона [(кг*м)/с]

h — постоянная Планка

λ — длина волны

Что такое излучение Вавилова-Черенкова?

Превысить скорость света в вакууме невозможно. Но когда элементарная частица находится в плотной среде, то может превысить это ограничение. Так, частица, разогнанная в вакууме, может влететь в воду со скоростью, например, 299 799 километров в секунду: так как законы физики запрещают мгновенное изменение скорости, частица, находясь в среде, пролетает какое-то расстояние быстрее местного ограничения. Во время полета частица тормозит теряя энергию, которой нужно куда-то деваться.

Как пишет Tass в статье, посвященной Нобелевской премии по физике 1958 года, при торможении машины кинетическая энергия переходит в нагрев тормозов, а сверхсветовые частицы отдают избыток в виде квантов излучения, то есть света. Одна из особенностей черенковского излучения заключается в том, что оно в основном находится в непрерывном ультрафиолетовом спектре, а не в ярко-синем.

Интересно, что черенковское излучение аналогично эффекту звукового удара. Например, если самолет в воздухе движется медленнее скорости звука, то отклонение воздуха вокруг крыльев самолета происходит плавно. Однако если скорость движения превышает среднюю скорость звука, то происходит внезапное изменение давления и ударные волны распространяются от самолета в конусе со скоростью звука.

Вы наверняка замечали, что ядерный реактор Тони Старка сияет голубым светом.

То, как именно появляется излучение, детально проверяли Вавилов, Черенков, Тамм и Франк. Так как в 1951 году Вавилова не стало, трое физиков получили Нобелевскую премию семь лет спустя. Благодаря их работе, сегодня можно наблюдать излучение Вавилова-Черенкова практически где угодно. При. условии, конечно, что вы знаете, куда смотреть.

Техническое применение фотонов

Важное техническое устройство, использующее фотоны — лазер. Лазеры применяют во многих областях технологии: с их помощью режут, варят и плавят металлы, получают сверхчистые металлы

На лазерах основаны многие точные физические приборы — например, сейсмографы. Ну а с лазерными принтерами и указками вы наверняка знакомы.

На определении местоположения фотонов основаны многие генераторы случайных чисел. Чтобы сгенерировать один бит случайной последовательности, фотон направляется на лучеделитель — штуку, которая разделяет свет на два потока.

Для любого фотона существует лишь две возможности, причем с одинаковой вероятностью: пройти лучеделитель или отразиться от его грани. В зависимости от того, прошел фотон через лучеделитель или нет, следующим битом в последовательность записывается 0 или 1.

Механизмы ускорения космических лучей

Завершённая теория ускорения космических частиц для всего энергетического диапазона, в котором они наблюдаются, пока не создана. Даже в отношении галактических космических лучей предложены лишь модели, объясняющие наиболее существенные факты. К таковым следует в первую очередь отнести величину плотности энергии космических лучей (≈ 1 эВ/см3), а также степенную форму их энергетического спектра, не претерпевающую каких-либо резких изменений вплоть до энергии ≈ 3·1015 эВ, где показатель дифференциального спектра всех частиц меняется с –2,7 на –3,1.

Ныне основным источником галактических космических лучей считаются взрывы сверхновых звёзд. Требования к энергетической мощности источников, генерирующих космические лучи, весьма высоки (мощность генерации космических лучей должна быть порядка 3·1033 Вт), так что обычные звёзды Галактики не могут им удовлетворять. Однако такая мощность может быть получена от взрывов сверхновых звёзд (В. Л. Гинзбург, С. И. Сыроватский, 1963). Если во время взрыва выделяется энергия порядка 1044 Дж, а взрывы происходят с частотой 1 раз в 30–100 лет, то их суммарная мощность составляет порядка 1035 Вт, и для обеспечения необходимой мощности космических лучей достаточно лишь нескольких процентов энергии вспышки сверхновой.

Рис. 6. Схема «диффузионного» ускорения на ударных волнах в процессе рассеяния частиц при прохождении ударного фронта (Г. Фольк // Известия АН СССР. Серия физическая. Т. 45. 1981. № 7. С. 1122–1…

При этом, однако, остаётся вопрос о формировании наблюдаемого спектра галактических космических лучей. Проблема состоит в том, что макроскопическую энергию намагниченной плазмы (расширяющейся оболочки сверхновой) необходимо передать индивидуальным заряженным частицам, обеспечив при этом такое распределение энергии, которое существенным образом отличается от теплового. Наиболее вероятным механизмом ускорения галактических космических лучей до энергии порядка 1015 эВ (а возможно, и выше) представляется следующий. Движение сброшенной при взрыве оболочки порождает в окружающей межзвёздной среде ударную волну (рис. 6). Диффузионное распространение заряженных частиц, захваченных в процесс ускорения, позволяет им многократно пересекать фронт ударной волны (Г. Ф. Крымский, 1977). Каждая пара последовательных пересечений увеличивает энергию частицы пропорционально уже достигнутой энергии (механизм, предложенный Э. Ферми, 1949), что и приводит к ускорению частиц. С увеличением числа пересечений фронта ударной волны растёт и вероятность покинуть область ускорения, так что по мере роста энергии количество частиц падает примерно по степенному закону, причём ускорение оказывается весьма эффективным, а спектр ускоренных частиц – весьма жёстким: µE–2.

При некоторых модельных допущениях предложенная схема даёт величину максимальной энергии E_макс ~ 1017Z эВ, где Z – заряд ускоренного ядра. Расчётный спектр космических лучей вплоть до максимально достижимой энергии получается весьма жёстким (µЕ–2). Чтобы компенсировать различие между теоретическим (–2) и экспериментальным (–2,7) показателями спектра, требуется значительное смягчение спектра в процессе распространения космических лучей. Такое смягчение может быть достигнуто за счёт энергетической зависимости коэффициента диффузии частиц при их движении от источников к Земле.

Среди других механизмов ускорения обсуждается, в частности, ускорение на стоячей ударной волне при вращении нейтронной звезды с мощным магнитным полем (~1012 Гс). Максимальная энергия частиц при этом может достигать (1017–1018)Z эВ, а время эффективного ускорения – 10 лет. Ускорение частиц возможно также в ударных волнах, образующихся при столкновении галактик. Такое событие может осуществляться с частотой примерно 1 раз в 5·108 лет; максимально достижимая при этом энергия оценивается как 3·1019Z эВ. К аналогичной оценке приводит и процесс ускорения ударными волнами в струях, генерируемых активными ядрами галактик. Примерно такие же оценки дают модели, связанные с рассмотрением ускорения ударными волнами, вызванными аккрецией вещества в галактических скоплениях. Наибольшие оценки (до энергий порядка 1021 эВ) можно получить в рамках модели космологического происхождения гамма-всплесков. Обсуждаются также экзотические сценарии, в которых обычного ускорения частиц не требуется вовсе. В подобных сценариях космические лучи возникают в результате распадов или аннигиляции т. н. топологических дефектов (космические струны, монополи и т. д.), возникших в первые мгновения расширения Вселенной.

Астрономия | Университетский центр карьеры

 Загрузить PDF

ОТ УЧЕБЫ К НАВЫКАМ

Все академические программы, предлагаемые в UM, помогают учащимся развивать ценные навыки. Астрономия — это область исследований, ориентированная на изучение фундаментальной природы Вселенной, ее происхождения и эволюции, а также физических процессов, происходящих в ней. Будучи студентом-астрономом, вы разовьете широкий спектр навыков — от исследовательских навыков, характерных для астрофизических исследований, до технических и коммуникативных навыков.

Связанные области включают физику, математику, статистику и информатику.

SKILLS AND ABILITIES

Investigative Skills

Defining a research problem Developing a research model Establishing hypotheses Gathering/analyzing data Evaluating ideas Seeing relationships among factors Drawing meaningful conclusions

Communication Skills

Developing and написание исследовательских предложений Обзор литературы по астрономии Суммирование результатов исследований Информирование/объяснение/инструктаж Подготовка технических отчетов

Вычислительные/математические навыки

Измерение расстояний/размеров/отношений Выполняющие расчеты Математическое моделирование . Соответствующие записи . Использование математических форм 9000 3

000

000
000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000.ships 9011. специализированное оборудование Идентификация и классификация материалов/образцов Наблюдение и интерпретация результатов Запись и анализ данных Разработка и контроль экспериментальных планов Разработка и использование компьютерного моделирования Использование научных инструментов

РАЗВИТИЕ СВОИХ НАВЫКОВ ВНЕ КЛАССА

Работодатели ищут людей, которые могут продемонстрировать отличные устные и письменные навыки общения, работы в команде и межличностного общения навыки, инициативность и трудолюбие.

Студенческие организации и трудоустройство в кампусе предлагают ценные возможности для развития навыков, которые вы развиваете на занятиях. Большинство концентраций спонсируют определенные студенческие группы, такие как студенческая организация или общество чести. Другие варианты включают обучение за границей, работу за пределами кампуса или волонтерство в обществе. Наконец, летняя стажировка может быть лучшим способом проверить свою карьеру и развить рыночные навыки.

ОТ НАВЫКОВ К КАРЬЕРЕ

Навыки, которые вы приобретете в качестве концентратора астрономии, подготовят вас к успеху в ряде областей. Помимо подготовки к исследовательской карьере, астрономы-концентраторы открыли для себя возможности в самых разных профессиях; приведенный ниже список был составлен на основе выпускников UM и национальных данных. Кроме того, концентраторы астрономии могут продолжить свое образование в аспирантуре или профессиональной школе.

Навыки расследования

Исследовательский ученый Специалист по оптическому дизайну Физик частицы Информационный специалист Аналитики управления полетами Атмосферный космос Ученый Биохимик Биофизик

Навыки коммуникации

Пенсионный телевидение 11111111111111111111111111111111111111thENG11111111111111111111111111111111111 ГЛАВНЫЙ ПЕРЕДЕЛА Планировщик музейных выставок Технический писатель Автор веб-страниц Научный журналист Продажи, техническое оборудование

Вычислительные/математические навыки

Компьютерный программист Математический техник Картограф Дизайнер/администратор веб -сайтов .

специалист по оборудованию Художник по спецэффектам

 = Зеленые рабочие места = Требуется дополнительное обучение

для получения дополнительной информации о карьере см. В o*net по адресу http://online.onetcenter.org/

Требования к концентрации

Предварительные условия: Математика 115, 116, 215, 216 . , 340 / 341 Астрономия 160 или другой 100-уровневый обзорный класс

Общие требования: ASTRO 361, 399, 402, 404, 429, плюс факультатив 400-го уровня Математика 450 или 451 9014 Физика 4 390, Один из МАТЕМАТИКА 404, 450, 556 или Физика 451

Департамент астрономии 830 Dennison 734-764-3440 www.astro.lsa.umich.edu

Newnan Advising Center 1255 Angell Hall 1 734-764-0333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333н. edu/advising

Чтобы начать общение с профессионалами в интересующих вас областях, создайте собственную учетную запись LinkedIn: www.

Применение на практике

Еще в самом начале 20 века, как только Лебедев открыл давление световых волн, активно заговорили о практическом применении этого явления. Многие умы того времени, в частности ракетостроитель Цандер предлагали использовать давление света в межпланетных перелетах и космонавтике.

Идея была следующая – раз давление света не требует внешней энергии (топлива), ведь в космосе полно фотонов и вакуум, нет сопротивления воздуха – значит это надо использовать для конструкции космических кораблей. Загвоздка в том, что цифры давления очень малы, а вес, который нужно “передвинуть” – большой.

Исследователи взялись за эти две проблемы и предложили как решение прототип так называемого солнечного паруса. Суть в том, чтобы использовать большую отражаемую поверхность, но в то же время, чтобы она была сверхлегкой. Первой решение предложила Япония – был разработан аппарат IKAROS, парус которого имел площадь 196 квадратных метров, при стороне 14 метров, толщина паруса всего 7 микрон. Он предназначается для исследования Венеры и уже успешно выполняет свою миссию.

Дальнейшее развитие технологии космических парусников включает модификацию в так называемый лазерный парус, когда аппарат направляется мощным лазером. Кроме того, разрабатываются новые материалы, которые позволяет делать еще более тонкие и прочные отражающие поверхности, например графен.

Кроме космонавтики, явление давления света используется в физике элементарных частиц для разгона сверхмалых зеркальных поверхностей до субсветовых скоростей.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Астроном: кто это такой, чем занимается

Чтобы ответить на этот вопрос, можно посмотреть на работу его коллег – таких же ученых

Они работают в научной лаборатории, все свое внимание концентрируют на содержании пробирок, подопытных материалах и прочих веществах. Они проводят опыты, исследования, а все свои выводы регистрируют в журнале наблюдений

Своими наблюдениями представители этой профессии строят платформу знаний, основываясь на которые действуют другие ученые, запускающие космические шаттлы и проводя практические испытания. Их работа – это разведка, которая позволяет выверить цикличность движений космических тел, обезопасить земные корабли и орбитальные станции. Есть специалисты, в обязанности которых входит наблюдение за космическими объектами, они называются «астрономы-наблюдатели». К их основным функциям относятся: разработка методики наблюдений, а также ведение записей.

Их коллеги – теоретики – занимаются построением теорий относительно космологии. Они «поворачивают время вспять», знают все разработанные человечеством теории о том, как появилась Вселенная.

Это далеко не все: огромная Вселенная содержит множество моментов, на которых специалисты-наблюдатели фиксируют свое внимание, тем самым выбирая свои направления для исследования. Среди них:

• небесная механика;
• астрофизика;
• космология;
• звездная динамика;
• физика галактик;
• физика звезд;
• радиоастрономия;
• строение астрономических приборов и оборудования.

Ученый может годами концентрироваться на исследовании одного отдельно взятого участка космоса, чтобы разгадать его тайну. А знание всех звезд и созвездий на небе – это лишь научная «база», с которой начинают свой путь будущие астрономы.

Классификация исследователей

Не все астрономы занимаются одним и тем же. Профессиональная деятельность в этой области предполагает разделение на группы, каждая из которых выполняет конкретную задачу. Каждая сфера профессии астронома находится в тесной связи с другими.

Всех специалистов можно разделить на две основные группы:

1. Теоретики.
2. Наблюдатели.

Группа теоретиков занимается разработкой основ, на которых строятся все последующие исследования. Эта область профессии астронома затрагивает такие виды деятельности, как выявление гипотез рождения и развития объектов Вселенной, обобщение сведений, полученных от практиков, сверка имеющихся данных.

Наблюдатели используют теоретические наработки, проводят опытное изучение и опровергают либо же подтверждают их. В ходе своих работ эти представители астрономов своими силами разрабатывают методики проведения исследований. Изучая Вселенную и небесные тела, именно наблюдатели получают определенные сведения, которые после используются для построения новых гипотез и научных выводов.