- 1 способ наблюдения за движением небесного тела
- Наблюдения метеоров любителями астрономии
- Как обнаружить на небе
- Виды метеоров
- Яркость космических объектов
- Способы наблюдения и изучения потоков
- 1 способ
- 2 способ
- Способ наблюдения за астероидами по всей небесной сфере Российский патент 2021 года по МПК B64G1/00
- Описание патента на изобретение RU2753200C1
- Похожие патенты RU2753200C1
- Иллюстрации к изобретению RU 2 753 200 C1
- Реферат патента 2021 года Способ наблюдения за астероидами по всей небесной сфере
- Формула изобретения RU 2 753 200 C1
1 способ наблюдения за движением небесного тела
Основным способом исследования небесных объектов и явлений служат астрономические наблюдения. Астрономические наблюдения — это целенаправленная и активная регистрация информации о процессах и явлениях, происходящих во Вселенной. Такие наблюдения выступают основным источником знаний на эмпирическом уровне.
На протяжении тысячелетий астрономы изучали положение небесных объектов на звездном небе и их взаимное перемещение с течением времени. Точные измерения положений звезд, планет и других небесных тел дают материал для определения расстояний до них и их размеров, а также для изучения законов их движения. Результатами угломерных измерений пользуются в практической астрономии, небесной механике, звездной астрономии.
Для проведения астрономических наблюдений и их обработки во многих странах созданы специальные научно-исследовательские учреждения —астрономические обсерватории.
Для выполнения астрономических наблюдений и обработки полученных данных в современных обсерваториях используют наблюдательные инструменты (телескопы), светоприемную и анализирующую аппаратуру, вспомогательные приборы для наблюдений, электронно-вычислительную технику и др.
Оптические телескопы служат для собирания света исследуемых небесных тел и получения их изображения. Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела, и собирает во много раз больше света, приходящего от светила, чем невооруженный глаз наблюдателя. Благодаря этому в телескоп можно рассматривать невидимые с Земли детали поверхности ближайших небесных тел, а также множество слабых звезд.
После Второй мировой войны начала бурно развиваться радиофизика (физика радиоволн). Усовершенствованные приемники, антенны и оставшиеся после войны радиолокаторы могли принимать радиоизлучение Солнца и далеких космических объектов. Так воз-никла радиоастрономия — одна из ветвей астрофизики. Внедрение радионаблюдений в астрономию обогатило ее множеством выдающихся открытий.
Новым импульсом в развитии астрономических наблюдений явился выход космических аппаратов и человека в космос. Научные приборы и телескопы, установленные на космических аппаратах, позволили исследовать ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение Солнца, других звезд и галактик. Эти наблюдения за пределами земной атмосферы, поглощающей коротковолновое излучение, необычайно расширили объем информации о физической природе небесных тел и их систем.
В исследовании природы небесных тел большое внимание уделяется изучению их электромагнитного излучения. Небесные тела в зависимости от своего физического состояния излучают электромагнитные волны различной длины. В вакууме электромагнитные волны всегда распространяются с одинаковой скоростью с = 3 × 108 м/с. Очень важным свойством электромагнитного излучения является то, что скорость его распространения не зависит ни от длины волны, ни от скорости движения источника. Волна характеризуется частотой v и длиной λ, между которыми существует зависимость:с = vλ.
Электромагнитные волны, имеющие разную длину волны, взаимодействуют с веществом по-разному. Соответственно методы исследования электромагнитного излучения отличаются. В связи с этим электромагнитное излучение условно делится на несколько диапазонов.
Излучение с длиной волны от 390 до 760 нм человеческий глаз воспринимает как свет, причем разным длинам волн соответствуют разные цвета (от фиолетового до красного). Для обнаружения излучения в других диапазонах требуются специальные приборы.
В зависимости от своего физического состояния одни небесные тела излучают энергию в узких интервалах частот спектра электромагнитных волн (например, светлые газовые туманности), другие − во всем его диапазоне: от гамма-лучей до радиоволн включительно (например, звезды). Изучение физической природы небесных тел в широком диапазоне электромагнитного излучения привело к появлению в науке следующих разделов: гамма-астрономия, рентгеновская астрономия, инфракрасная астрономия, радиоастрономия и др. Изучение электромагнитных волн, испускаемых небесными телами, затрудняется из-за того, что атмосфера Земли пропускает излучение лишь в определенных диапазонах длин волн: от 300 до 1000 нм, от 1 см до 20 м и в нескольких «окнах» инфракрасного диапазона.
Сильнее всего земная атмосфера поглощает коротковолновую область диапазона электромагнитного излучения: ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. Наблюдения в этих диапазонах возможны только с помощью приборов, поднятых на большую высоту (на самолетах или зондах) либо установленных на межпланетных космических станциях, комплексах, искусственных спутниках Земли и ракетах.
Источник
Наблюдения метеоров любителями астрономии
Профессиональные астрономы, в силу их относительной малочисленности, обычно, не занимаются наблюдением метеорных потоков. Но существует большая армия любителей астрономии, которая вносит значительный вклад не только в наблюдение, но и систематизацию метеоров. А это помогает учёным уточнять расположение орбит космической пыли, выявить возможность потенциальной опасности для нашей планеты (вспомним Челябинский метеорит 2013 года) и так далее.
Как обнаружить на небе
Наблюдение метеоров и последующая обработка этих наблюдений — очень интересное и полезное, с научной точки зрения, направление в любительской астрономии. Причём это доступно, не только опытным, но и начинающим астрономам-любителям.
К тому же здесь нет необходимости использовать дорогостоящие приборы (например, телескоп). Наблюдения проводятся, как правило, невооружённым глазом, или, при помощи небольших биноклей для регистрации слабых небесных тел.
Виды метеоров
Прежде чем начать наблюдения, вспомним азы астрономии.
Метеоры бывают спорадические и поточные. Спорадические — это одиночные, или случайные небесные тела, не принадлежащие ни к какому метеорному потоку, а потому и, не представляющие особый интерес. Хотя, понятно, что и они могут угрожать Земле, имея достаточный размер. Но, к сожалению, такие космические объекты не подлежат систематизации и приблизиться к нашей планете могут, оставаясь незамеченными.
Поточные метеоры принадлежат к какому-либо метеорному потоку, в состав которого входит огромное количество пыли. При пересечении орбиты метеорного потока с орбитой Земли мы и видим большое количество прочерчивающих небо, «падающих звёзд». В отличие, от спорадических, любой метеорный поток наблюдается в определённое время года, число и яркость космических объектов также известны.
Сам термин «метеор» означает световое явление, вызванное испарением метеорного тела.
Если космическое тело достаточно велико и падает на Землю, не успев сгореть в атмосфере, то это метеорит. Твёрдое тело, движущееся в космосе, и, имеющее размеры от нескольких нанометров до нескольких километров, называется метеороидом.
Яркость космических объектов
Теперь, о яркости небесных объектов. В астрономии существует понятие — звёздная величина. Это характеристика яркости звёзд. Грубо говоря, самые яркие звёзды имеют блеск от 0 до 1 звёздной величины (0-1m), а самые тусклые, едва видимые невооружённым глазом, блеск 6m. Так же, сравнивая со звёздами, определяется и блеск метеоров.
Способы наблюдения и изучения потоков
Необходимо заметить, что все метеоры являются остатками разрушенных астероидов или комет.
Название метеорного потока определяется латинским названием созвездия, в котором находится радиант этого потока.
1 способ
Для изучения распределения метеоров по их светимости, численности и плотности метеорного потока необходимы комплексные данные о появившемся космическом объекте. Нужно определить свою область наблюдения вблизи зенита и ограничить её круглой рамкой с полем зрения 60 градусов.
При появлении небесного тела, наблюдатель должен зафиксировать:
1) момент пролёта с точностью до 1 минуты;
2) максимальную яркость объекта;
3) направление полёта по правилу циферблата (0h – к северу, 3h — к востоку, 6h – к югу и 9h – к западу);
4) положение объекта, относительно рамки:
(++) — видимый путь объекта поместился в пределах круга,
(-+) — начало пути снаружи, а конец в пределах круга
(+-) — начало в пределах, а конец пути вне круга
(—) — объект пересёк весь круг, но начало и конец пути лежат вне круга;
5) принадлежит ли метеор к потоку (если объект спорадический, то это также отмечается);
6) среднее расстояние пути метеора от зенита в градусах;
7) скорость объекта (по пяти бальной шкале: от 1 — самого быстрого до 5 — самого медленного);
8) цвет небесного тела;
9) угловую длину объекта в градусах;
10) продолжительность полёта в секундах;
11) вспышки, след, распад тела и другие особенности.
Благо, существует большое количество клубов, многие из которых имеют свои сайты. Они также могут координировать работу астрономов-любителей не только по России, но и по всему миру. Это увеличивает возможности любителей астрономии, которые не могут непосредственно контактировать с другими исследователями метеоров в своём регионе.
2 способ
Другой способ изучения потоков заключается в исследовании точного расположения радиантов и активности метеорных потоков.
После пролёта метеора как можно точнее запомните его путь среди звёзд.
Для этого расположите линейку в вытянутой руке вдоль линии пути объекта и, затем нанесите путь карандашом на карту. Также отметьте время пролёта, блеск небесного тела, угловую длину и цвет.
Для этого снимаем с карт экваториальные координаты начала и конца пути метеоров. Далее вычисляем координаты полюса большого метеорного круга (БМК) по формуле:
ctg Ap = ((sin A1*ctg B1) — (sin A2*ctg B2))/((cos A1*ctg B1) — (cos A2*ctg B2)),
tg Bp = -ctg B1*cos (Ap-A1) = -ctg B2*cos (Ap-A2).
Здесь, Ap и Bp — координаты (Ap — прямое восхождение и Bp — склонение) полюса большого метеорного круга, A1 и B1 — координаты начала и A2 и B2 — координаты конца метеора.
Также вычисляем координаты полюса БМК для другого метеора.
Затем, вычисляем координаты радианта. Используем ту же формулу. Только вместо координат начал и концов метеоров подставляем координаты полюсов БМК каждой пары объектов. В итоге получим координаты радианта. И чем больше зафиксировано метеорных путей, тем точнее определяется радиант.
Источник
Способ наблюдения за астероидами по всей небесной сфере Российский патент 2021 года по МПК B64G1/00
Описание патента на изобретение RU2753200C1
Изобретение относится к области обеспечения астероидной безопасности планеты Земля, а именно к наблюдению за космическим пространством и заблаговременному обнаружению астероидов, движущихся в сторону Земли.
Известен способ наблюдения за астероидами системой телескопов панорамного обзора Pan-STARRS (Сведения из Интернета: « wikipedia.org/wiki/Pan-STARRS»; и другой адрес «mir-znaniy.com…» Слежение за астероидами, угрожающими Земле), установленных на вулкане Халеакала (остров Мауи, Гавайи), где поиск астероидов возможен по доступному для обзора участку небесной сферы. Он обеспечивается несколькими наблюдательными приборами направленного действия, устремлёнными в радиальном направлении на определённую часть небесной сферы, находящейся в тот момент над этим регионом Земли.
Недостатками данного способа являются:
1) избирательная возможность наблюдения за небесной сферой, охватывающая значительный, но неполный участок её площади, и, как следствие, отсутствие информации об астероидах на неосмотренных участках небесной сферы, так как телескопы данного вида не заметят небесные тела, не охваченные их обзором в дневное время и не находящиеся в сфере их обзора в ночное время;
2) затруднённость наблюдения за космическими телами не в радиальном направлении, а в плоскости, касательной к точке нахождения данной наблюдательной системы на земном шаре (над горизонтом) вследствие наличия в два раза большего слоя атмосферы, чем в радиальном направлении.
Известен способ наблюдения за астероидами космическим телескопом (Сведения из Интернета: texnomaniya.ru/kosmos… Канада запускает на орбиту телескоп для слежения за астероидами, опубл. 2013-02-25), который заключается в обращении космического аппарата вокруг Земли и направленным действием телескопа обнаруживающего и отслеживающего астероиды.
Недостатком данного способа является избирательная возможность наблюдения за небесной сферой, охватывающая лишь небольшой участок её площади, и, как следствие, отсутствие информации об астероидах на неосмотренных участках небесной сферы, так как космический аппарат с телескопом ждёт указания от земных источников, в какую сторону направить телескоп, а это не обеспечивает систематического охвата небесной сферы наблюдением.
Известен способ (ближайший по технической сущности к предлагаемому и принятый за прототип) слежения за астероидами группами спутников, содержащих наблюдательные приборы направленного действия (Сведения из Интернета: news.rambler.ru/tech/38850453/. (Российская газета +ЕЩЁ1 от 10 января 2018 года «В России разработают систему слежения за опасными астероидами») – на геосинхронных (околоземных) орбитах. Спутники на геосинхронной орбите, оборачивающиеся вокруг Земли за одни сутки, будут следить за «всей» небесной сферой.
Недостатками данного способа являются:
1) избирательная возможность наблюдения за небесной сферой группой спутников, охватывающая значительный, но неполный участок её площади, и, как следствие, отсутствие информации об астероидах на неосмотренных участках небесной сферы, так как много телескопов также могут не заметить какие-то небесные тела, не охваченные их обзором;
2) сложность синхронизации рабочего движения наблюдательных приборов на спутниках по осмотру определённых им участков небесной сферы и отсутствие системности результатов слежения для составления из этих участков картины поверхности всей небесной сферы;
3) сложность управления движением каждого спутника для ориентирования направленного действия наблюдательных приборов в процессе слежения за всей небесной сферой;
4) высокая вероятность атаки множества спутников метеоритами и космическим мусором на околоземной орбите ввиду значительной их суммарной площади поверхности;
5) сложность обслуживания и ремонта отдельно каждого из множества спутников группы на орбите.
Задачей изобретения является обеспечение наблюдения за максимально возможной площадью небесной сферы одним устройством, содержащим наблюдательные приборы, размещённым на базовом небесном теле, путём придания рабочим движениям наблюдательных приборов последовательности и направления действия, при которых возможно наблюдение за каждым участком небесной сферы один за другим поочерёдно до полного осмотра и фиксирования наблюдаемых небесных объектов.
Схема осуществления заявляемого способа изображена на фиг. 1.
Сущность заявляемого способа наблюдения за астероидами 1 по всей небесной сфере 2 при помощи устройства 3, обеспечивающего возможность наблюдения за каждым участком L небесной сферы 2 один за другим поочерёдно, заключается в том, что устройство 3, содержащее наблюдательные приборы направленного действия, устанавливают на базовом небесном теле 4, например Луне или искусственном спутнике Земли, движущимся по околоземной орбите 5, сообщающими тем самым устройству 3 движение равномерного вращения вместе с собой вокруг Земли 6. Устройство 3 устанавливают в точке 7 базового небесного тела 4, с которой открыт круговой обзор космического пространства 8 в плоскости 9, перпендикулярной орбитальной плоскости 5 движения базового небесного тела 4 вокруг Земли 6, и, одновременно, являющейся касательной к наружной границе атмосферы Земли 6, ориентируют направленное действие наблюдательных приборов по линиям, исходящим из точки 7 и лежащим в касательной плоскости 9, и сообщают при помощи устройства 3 наблюдательным приборам постоянное рабочее движение равномерного вращения вокруг оси 10, перпендикулярной к касательной плоскости 9 в точке 7. Таким образом, направленное действие наблюдательных приборов получает сложное рабочее движение, позволяющее фиксировать, например фотоснимками, один за другим участки небесной сферы шириной и высотой L на расстоянии радиуса наблюдения R небесной сферы 2, на котором ожидается появление астероидов 1.
На фиг. 2 показана схема функционирования установленного на базовом небесном теле 4 (в данном случае искусственном спутнике Земли) устройства 3 с наблюдательными приборами.
Для того чтобы кадры на снимках наблюдаемых участков небесной сферы 2 шириной и высотой L соединялись друг с другом в полную общую шаровую картину, в сложном рабочем движении наблюдательных приборов (одновременном вращении в двух взаимно перпендикулярных плоскостях) необходимо соблюдать кинематическое условие: постоянное рабочее движение равномерного вращения наблюдательных приборов вокруг оси 10, перпендикулярной к касательной плоскости 9 в точке 7 должно происходить с частотой вращения, определяемой по следующей математической зависимости: , где R – радиус наблюдения небесной сферы 2; L – длина дуги небесной сферы 2, охватываемой наблюдательным лучом 11 одного наблюдательного прибора на радиусе наблюдения R в орбитальной плоскости 5 движения базового небесного тела 4 в пределах одного оборота наблюдательного прибора в касательной плоскости 9; N – количество наблюдательных приборов; Т – период обращения базового небесного тела 4 вокруг Земли 6.
Большая частота вращения наблюдательных приборов вызовет излишнее наложение снимков друг на друга, не добавляя при этом информации, что допустимо, а меньшая вызовет пробелы в воспроизводимой общей шаровой картине небесной сферы 2, а это не желательно для достижения максимально возможной полноты информации об астероидах, находящихся на радиусе наблюдения R небесной сферы 2.
Таким образом, снимками наблюдательных приборов поочерёдно охватывается кольцо за кольцом небесной сферы 2. Соединённые вместе, они создают общую шаровую картину, по которой возможно выявить движущиеся к Земле 6 астероиды 1 и другие небесные тела (на фигурах 1 и 2 не показаны), в какой бы точке небесной сферы они ни появились.
Похожие патенты RU2753200C1
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Космическая система обзора небесной сферы для обнаружения небесных тел | 2015 |
| RU2621464C1 |
Способ построения космической системы обзора небесной сферы для обнаружения небесных тел, приближающихся со стороны Солнца и угрожающих столкновением с Землей | 2017 |
| RU2660090C1 |
Способ обнаружения опасных небесных тел, приближающихся к Земле с дневного неба, и космическая система для его реализации СОДА-2 | 2017 |
| RU2675205C1 |
СПОСОБ ОБЗОРА КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА МЕЖДУ СОЛНЦЕМ И ЗЕМЛЁЙ, НЕДОСТУПНОГО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ОПТИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ, НАХОДЯЩИМИСЯ НА ЗЕМЛЕ И НА ОКОЛОЗЕМНЫХ ОРБИТАХ, ИЗ-ЗА ИХ ЗАСВЕТКИ СОЛНЦЕМ, С КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА, РАЗМЕЩЁННОГО НА ОРБИТЕ ЗЕМЛИ НА ПОСТОЯННОМ РАССТОЯНИИ ОТ ЗЕМЛИ | 2015 |
| RU2597028C1 |
Космическая система обзора небесной сферы для наблюдения небесных объектов и обнаружения опасных для Земли небесных тел — астероидов и комет | 2015 |
| RU2610066C1 |
СПОСОБ ОБЗОРА НЕБЕСНОЙ СФЕРЫ С КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ НЕБЕСНЫХ ОБЪЕКТОВ И КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБЗОРА НЕБЕСНОЙ СФЕРЫ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ НЕБЕСНЫХ ОБЪЕКТОВ И ОБНАРУЖЕНИЯ ТЕЛ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ, РЕАЛИЗУЮЩАЯ УКАЗАННЫЙ СПОСОБ | 2012 |
| RU2517800C1 |
СПОСОБ МОНИТОРИНГА АСТЕРОИДНО-КОМЕТНОЙ ОПАСНОСТИ | 2014 |
| RU2573509C1 |
МЕЖДУНАРОДНАЯ АЭРОКОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ГЛОБАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА (МАКСМ) | 2010 |
| RU2465729C2 |
СПОСОБ СОЗДАНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ | 2006 |
| RU2337372C2 |
Способ обнаружения и контроля космического мусора вблизи геостационарной орбиты | 2018 |
| RU2684253C1 |
Иллюстрации к изобретению RU 2 753 200 C1
Реферат патента 2021 года Способ наблюдения за астероидами по всей небесной сфере
Изобретение относится к области обеспечения астероидной безопасности Земли космическими средствами. Способ заключается в том, что наблюдательные приборы (НП) устанавливают на спутнике Земли (например, Луне или ИСЗ), сообщая тем самым НП равномерное вращение с орбитальной угловой скоростью спутника. Одновременно линиям обзора НП из точки, откуда открыт круговой обзор космического пространства, сообщают сканирующее вращение в плоскости, перпендикулярной орбитальной плоскости спутника и касательной к наружной границе атмосферы Земли. Частоту данного вращения синхронизируют с орбитальным движением спутника так, чтобы за одно сканирование каждым НП охватывался пояс небесной сферы заданной угловой ширины. Техническим результатом является обеспечение обзора максимально возможной площади небесной сферы одним комплектом НП, размещённым на спутнике. 2 ил.
Формула изобретения RU 2 753 200 C1
Способ наблюдения за астероидами по всей небесной сфере при помощи устройства, содержащего один или более наблюдательных приборов, заключающийся в проведении наблюдения приборами в определённом направлении небесной сферы при размещении устройства на поверхности базового небесного тела, движущегося по околоземной орбите и обеспечивающего тем самым устройству равномерное вращение в орбитальной плоскости вокруг Земли, и придании при помощи устройства одному или более наблюдательным приборам заданного рабочего движения для изменения направления наблюдения, отличающийся тем, что устройство располагают на поверхности базового небесного тела в виде естественного или искусственного спутника Земли в точке, с которой открыт круговой обзор космического пространства в плоскости, перпендикулярной орбитальной плоскости движения базового небесного тела вокруг Земли и являющейся касательной к наружной границе атмосферы Земли, ориентируют один или более наблюдательных приборов от указанной точки, соответственно, по линии или линиям, лежащим в этой касательной плоскости, и сообщают при помощи устройства одному или более наблюдательным приборам постоянное рабочее движение равномерного вращения вокруг оси, перпендикулярной к указанной касательной плоскости в указанной точке с частотой вращения, определяемой по следующей математической зависимости: , где R – радиус наблюдения небесной сферы; L – длина дуги небесной сферы, охватываемой одним наблюдательным прибором на расстоянии радиуса наблюдения в орбитальной плоскости базового небесного тела в пределах одного оборота наблюдательного прибора в касательной плоскости; N – количество наблюдательных приборов; Т – период обращения базового небесного тела вокруг Земли.
Источник