Стефан-Больцман заңы

         Шексіз әлемнің біздер орналасқан бөлігін Біздің галактика деп атайды. Онда 150 миллиардтай жұлдыздар бар.

  Күн бізге ең жақын, қатардағы орташа жұлдыз. Бір секундта 300 000 шақырым жылдамдықпен таралатын жарық Күннен Жер бетіне 8 минутта, ал Біздің галактиканың бір шетінен екінші шетіне жүз мың жылда жетеді. Жер Күнді айналып жүрген сегіз планеталардың бірі. Ай - Жерді айналып жүрген оның табиғи серігі. Басқа планеталардың да серіктері бар. Бұлардың барлығы Күн жүйесіне енеді. Біздің галактиканың сыртында тағы да жүз миллиондай галактикалар бар екені белгілі болды. Кейбір галактикадағы жұлдыздар құйын үйірген шаң-тозаңдай, спираль бойымен орналасқан. Аспандағы «құс жолы» - Біздің галактикадағы жұлдыздар жиі орналасқан сондай бұтақтардың бірі. Галактикалардың барлығы да қозғалыс үстінде дамиды, өзгереді, өшеді, қайтадан түзіледі. Қазіргі астрономия жұлдыздардың, планеталардың және басқа аспан денелерінің қозғалысын да, ондағы өзгерістер мен процестерді де зерттейді.

     Физика мен астрономия ғылымдарының бір-бірімен кірігуі табиғат құбылыстарының сырын тереңірек ұғуға жәрдемдеседі. Бұл екі ғылымның өзара байланысы арқасында әлемдегі барлық құбылыстардың табиғи бірлігі белгілі болды. Мысалы, денелердің Жер бетіне құлауы, планеталардың Күнді айнала қозғалуы бір ғана күш арқылы сипатталады. Оларды сипаттайтын заң да біреу ғана. Ол - И. Ньютон ашқан Букіләлемдік тартылыс заңы. Көптеген физикалық жаңалықтардың ашылуы аспан денелерін зерттеумен тікелей байланысты. Мысалы, гелий газы әуелі Күннен табылды. Ол спектрлік талдау деп аталатын физикалық зерттеу әдісін қолдану арқылы анықталды. Ең алғаш бұл газ Күн құрамынан табылғандықтан, оны гелий (грекше гелиос - Күн) деп атаған. Кейінірек ол Жердегі ауа құрамында да бар болып шықты. Астрономия нысандарын (объектілерін) физикалық әдістермен зерттейтін ғылым саласы - астрофизика деп аталады. Ғарыш кеңістігі, ондағы денелер физиктер үшін тамаша зертхана болып табылады. Мысалы, Жер бетінде ауасыз кеңістік (терең вакуум) алу немесе денелердің температурасын миллиондаған градустарға көтеру аса қиын жұмыс. Ал ғарышта бұл жағдайлардың барлығы да бар. Мысалы, Ай бетінде ауа мүлдем жоқ. Сондықтан онда Жердегідей нақты вакуум алатын күрделі қондырғысыз-ақ тәжірибелер жүргізіп, ғылыми-зерттеу жұмыстарын жасауға болады.                     Ай - Жердің табиғи серігі. Ол Жерге ең жақын тұрған аспан денесі. Оған бірінші рет адамзат ұрпағының табаны 1969 жылы тиді. Америка азаматтары Н. Армстронг пен Э. Олдриннің ғарыш кемесінен шығып, Айға табан тіреген. Ю. А. Гагариннің т9ңғыш рет ғарышқа көтерілуінен бастап, астрономияның жаңа саласы - космонавтика (грекше космос - ғарыш және наутик - кеме жүргізу) жедел дамып келеді. Космонавтика әлем кеңістігіндегі ғарыш аппараттарының қозғалысын талдап зерттейді. Қазіргі астрономия сонымен катар бірнеше басқа салаларды да қамтиды. Аспан денелерінің пайда болуын және дамуын зерттейтін астрономия саласын космогония деп атайды. Космогония әлемдегі галактикалар мен жұлдыздар және басқа денелер қашан және қалай пайда болды, оларда кандай өзгерістер жүріп жатыр, деген сұрақтарға жауап береді. Сондай-ақ әлем туралы, оның жалпы қасиеттері туралы астрономия ілімін космология дейді.

         КОМЕТА                          ҒАРЫШ БЕТІ                                                        МЕТЕОРИТ

       Астрономия — ғарыштық денелердің құрылысы, дамуы, олар құрайтын ғарыштық жүйелер және тұтас Ғалам туралы ғылым. Ол гректің astron – жұлдыз және nуmos – заң деген сөзінен шыққан. Адам баласының өмірлік қажеттілігінің негізінде пайда болған ежелгі ғылымдардың бірі. Шығыс халықтарында біздің заманымыздан бұрынғы 6 ғасырдың өзінде-ақ алғашқы астрономиялық түсініктер пайда болған. Ежелгі Қытай мен Вавилонда негізгі уақыт бірлігінен басқа, экватордың эклиптикаға көлбеулігі, Күн мен Ай тұтылуының қайталану периоды (сарос) белгілі еді. Грекияда Жердің шар тәрізділігі туралы ілім қалыптасты. Қазақстанда Іле өзенінің орта ағысындағы Малайсары адырының батыс тұсын біздің заманымыздан бұрынғы 5 ғасырда жарты сақина түріндегі тастардан қаланған қорған табылды. Батыс және шығыс тұстардағы екі қорған арасындағы тік сызық жазғы күн тоқырауы, солтүстік және шығыс қорғандар арасындағы тік жазық қысқы күн тоқырауы сәтіндегі Күн сәулесіне сәйкес келеді. Орталық Қазақстандағы Толағай тауының маңындағы қорғанның оңтүстік және солтүстік үштағандарының ұшында қосымша үйілген тас қорғандар арқылы жыл мезгілдерінің басталуы, Ай мен жұлдыздардың тоғысулары анықталып отырған. Біздің заманымыздан бұрынғы 4 ғасырда Қытайда тұңғыш жұлдыз каталогы (тізімі) жасалды. Сол ғасырда Ежелгі Грекияда Аристотель дүние құрылысының жалпы жүйесін жасаған, оның орталығы Жер деп есептеген. Біздің заманымыздан бұрынғы 3 ғасырда Александрия ғалымы Эратосфен Жердің мөлшерін анықтаған. Біздің заманымыздан бұрынғы 2 ғасырда Гиппарх Жер дүниенің ортасында қозғалмай тұрады деп есептеп, планеталардың қозғалу теориясын жасаған. Ол 1022 жұлдыздың каталогын ұсынды. Ежелгі қазақ даласын мекендеген халық жұлдыздар мен шоқжұлдыздардың орны бойынша жыл мезгілдері мен жер тараптарын айыра білген. 9 ғасырда Халиф Мамунның нұсқауы бойынша Бағдад маңындағы Жер меридианы доғасының ұзындығы өлшенген. 11 ғасырда Бируни Жердің қозғалуы мүмкін деген идея айтқан. 13 ғасырда ат-Туси Оңтүстік Әзербайжанда обсерватория салдырып, планеталар қозғалысының жаңа кестесін жасады. Осы ғасырда Пекинде де обсерватория салынды. 1428 – 1429 жылы Ұлықбек Самарқанда салдырған обсерваториясын үлкен мәрмәр секстантпен жабдықтатып, 1019 жұлдыздың каталогын және планеталар қозғалысының кестесін түзді. 1543 жылы поляк ғалымы Николай Коперник «Аспан сфераларының айналысы туралы» деген еңбегінде Жер қозғалмайды және бүкіл Ғаламның ортасында тұрады деген ілімді жоққа шығарып, Күн жүйесінің құрылысын – дүниенің гелиоцентрлік жүйесін түсіндіріп берген. Осы еңбектің негізінде италия ғалымы Джордано Бруно Ғаламның шексіздігі, ал оны мекендеуші дүниелердің сансыз көптігі туралы тұжырымдама жасады. Галилео Галилей өзі құрастырған телескоптың көмегімен 1609 – 1610 жылы алғаш рет астрономиялық бақылаулар жүргізді. 17 ғасырдың басында Иоганн Кеплер планеталар қозғалысындағы үш заңдылықты, ал сол ғасырдың аяғында Исаак Ньютон бүкіләлемдік тартылыс заңын ашқан. 17 ғасырдың соңы – 18 ғасырдың басында Франция, Англия, т.б. елдерде обсерваториялар салына бастады. 1718 жылы ағылшын астрономы Эдмунд Галлей жұлдыздың меншікті қозғалысын тапқан. 1761 жылы орыс ғалымы Михаил Ломоносов Шолпан планетасының атмосферасын ашты. 1755 жылы Иммануил Кант және 1776 жылы Пьер Лаплас Күн жүйесінің пайда болуы туралы алғашқы гипотезаны ұсынды. 19 ғасырдың ортасынан аспан денелерінің физикалық табиғаты жүйелі түрде зерттеле бастады.

       Қазіргі заманғы астрономия аспан денелерін зерттеудің тәсіліне қарай бірнеше бөлімге бөлінеді. Астрометрияда аспан объектілерінің орындары мен қозғалысы анықталады, Жердің айналу заңдылықтары зерттеледі, астрономиялық тұрақты шамалардың мәндері анықталады. Сфералық астрономияда аспан нысандарының орны мен қозғалысы математикалық тәсілдермен анықталады. Ал тәжірибелік астрономияда бұрыш өлшейтін аспаптардың жаңа теориялары жасалып, уақытты, географиялық координаттарды (бойлық пен ендікті), белгілі бір бағыттағы азимуттарды анықтау әдістері жүйеленеді. Аспан механикасында бүкіләлемдік тартылыс күшінің әсерінен болатын аспан денелерінің, соның ішінде жасанды денелердің қозғалысы, сондай-ақ аспан денелерінің тепе-теңдік жағдайы зерттеледі. Жұлдыздық астрономияда біздің Галактиканы (Жұлдызаралды) құрайтын жұлдыздар жүйесі, ал галактика сырты астрономиясында басқа галактикалар және олардың жүйелері қарастырылады. Құрамына астрофотометрия, астроспектроскопия, т.б. бөлімдер енетін астрофизика аспан денелерінде, олардың жүйелерінде және ғарыштық кеңістікте болып жататын физикалық құбылыстар мен химиялық процестерді зерттейді. Радиоастрономияда ғарыштан келген радиотолқындардың қасиеттері және олардың кеңістікте таралуы зерттеледі. Жердің жасанды серіктері, ғарыштық кемелер мен ғарыштық телескоптардың (мысалы, америкалық «Хаббл» телескопы) жасалуы астрономиялық зерттеулерді атмосферадан тыс жүргізуге жол ашты. Космогонияда жеке аспан денелерінің, сондай-ақ олардың жүйелерінің, атап айтқанда Күн жүйесінің пайда болу мәселелері, ал космологияда жалпы Ғаламның құрылысы мен заңдылықтары қарастырылады. Республикамызда 1942 жылы Алматыға жақын жердегі теңіз деңгейінен 1500 м биіктікте алғашқы отандық обсерваторияның негізі қаланды. 1950 жылы Астрономия және физикалық институтынан Қазақстан Ғылым академиясының Астрофизика институты бөлініп шықты. 1957 жылдан бастап ғарыштық аппараттардың координаттарын анықтау мақсатында жүйелі бақылаулар жүргізіліп келеді. Тұмандықтардың каталогы (1968) жарияланды. Бұл каталогта галактикадағы 120 нысанның жарқырауы, морфологиясы және олардың ғарышта тарала орналасуы жөнінде жаңа деректер қамтылды. Осы жылы диффузиялық тұмандықтар спектр фотометриялық әдіспен зерттеліп, 100-ге жуық диффузиялық тұмандық спектрлерінің каталогы жасалды. Алынған спектрлерді талдау барысында иондалған сутектің спектрлік сызықтары инфрақызыл және радиодиапазонда ғана емес, спектрдің оптикалық аймағында да болатыны анықталды. 800-ге жуық актив галактикадан тыс объектілердің спектрлері зерттелді, 50-ге жуық Сейферт галактикасы табылды. «Жұлдыздардың жинақталған спектрфотометриялық каталогы» (1978) басылып шығарылды. 1000-нан астам жұлдыздардың абсолюттік спектрлері туралы мәліметтер жарияланды (1985). Алғаш рет Юпитердегі қызыл дақтың газ-тозаңнан құралатыны жөніндегі болжам бақылаулар негізінде расталды және сол планета атмосферасындағы процестердің аксиметриясы байқалды. Соңғы жылдары астрономиялық зерттеулер ҚР Ғылым министрлігі Ғылым академиясының Астрофизика институтының Асы-Түрген обсерваториясында қарқынды түрде дамытылып келеді.

      Астрофизика (грек. аstron – жұлдыз және физика) – аспан денелерінің физика күйі мен химия құрамын және олардың жүйелерін, жұлдызаралық орта мен галактикааралық орталарды, сондай-ақ оларда өтетін химия процестерді зерттейтін астрономияның бөлімі. Астрофизика жеке ғылым пән ретінде телескоптың жасалуынан (17 ғасыр) кейін дами бастады. 19 ғасырдың ортасында ашылған спектрлік анализ бен фотография тәсілдерді қолдануға байланысты астрофизиканың жаңа саласы – практикалық астрофизика дүниеге келді. Зерттеу әдістеріне қарай астрофизика астрофотография, астрофотометрия, астроспектроскопия, радиоастрономия, рентгендік астрономия, тағы басқа салаларға бөлінеді. Атомдық физиканың 20 ғасырдың бас кезіндегі табыстары мен жаңа әрі жетілдірілген физика тәсілдер теориялық астрофизиканың қалыптасып, дамуына қолайлы жағдай туғызды. Теория астрофизикада аспан денелері құрылысының теориясы (жұлдыз атмосферасының құрылысы, жұлдыздардың ішкі құрылысы, тағы басқа) және оларда өтетін процестер қарастырылады. Негізінен ол жұлдыздар атмосферасының физикасы, жұлдыздардың ішкі құрылысының теориясы, газ, тозаң және тұмандықтар физикасы, ал зерттейтін объектілерінің ерекшеліктеріне қарай Күн физикасы, құйрықты жұлдыздар мен метеорлар физикасы, планеталар физикасы, тағы басқа болып бөлінеді. Құйрықты жұлдыздар мен метеорларды зерттеу – астрофизиканың басты мәселелерінің бірі. Астрофизикалық зерттеулер заттың физика және техникалық тәжірибелер арқылы анықталатын қасиеттерін одан әрі толықтыра түседі. Күндегі процестердің Жер бетіндегі құбылыстарға тигізетін әсерін және оның заңдылықтарын зерттейді. Астрофизиканың үлкен саласы – радиоастрономия. Оптикалық және радиастрономиялық тәсілдерді біріктіре пайдалану асқын алып жұлдыздар мен квазарларды ашуға, шаян тәрізді тұмандық жарқылының табиғатын және біздің Галактикадағы (Жұлдызаралдағы) сутегі элементінің орналасуы мен қозғалуы ерекшеліктерін анықтауға, сондай-ақ планеталар атмосфераларының құрамдарын анықтауға мүмкіндік берді. Қазақстанда астрофизика ғылымының дамуына Астрофизика институты ғалымдары елеулі үлес қосты. Мұнда негізгі зерттеулер бақылау арқылы немесе практикалық астрофизика саласында жүргізіледі, сондай-ақ теория астрофизиканың кейбір салалары қамтылған. Зерттеу объектілері: галактик. тұмандықтар, жұлдыздар, Күн, Галактика, квазарлар, планеталар, құйрықты жұлдыздар, жұлдыздық және планетааралық тозаңдықтар физикасы және космология. Институттағы алғашқы астрофизикалық ғылым-зерттеу жұмысы зодиактік жарықты зерттеуге арналды. Астероидтар белдеуінде астероидтар мен метеороидтардың ұсақталу себебінен зодиактік жарық құбылысының пайда болу теориясы жасалды.

        1953 жылы басылып шыққан «Газ-тозаң тұмандықтарының атласы» осы бағыттағы зерттеулердің алғашқы нәтижесі болды. Одан кейінгі жұмыстар поляриметриялық және спектро-фотометриялық тәсілдермен әр түрлі тұмандықтар кешенін зерттеуге арналды. 1968 жылы осындай зерттеулерді жинақтай келе Галактикадағы 120 объектінің жарқырауы, морфологиясы және олардың ғарышта тарала орналасуы жөніндегі деректер қамтылған каталог жарияланды. 1981 жылдан айнасының диам. 1 м-лік телескоп-рефлектор арқылы Маркарян галактикасындағы ультракүлгін сәулесі мол 500-ге жуық актив галактиканың спектрлері зерттелді. Алғаш рет жүздеген объектілердің сәулелік жылдамдықтары анықталып, 50-ге жуық жаңа Сейферт галактикалары мен бірқатар квазарлар ашылды. 409 объектінің дерегі бар каталог жарияланды. Алып планеталар атмосферасының физикасы жөнінде маңызды жұмыстар орындалды. Күн жүйесі денелерінің (құйрықты жұлдыздардың) құрылымы мен химия құрамдарын зерттеу фотоэлектрлік, фотографиялық, фотометрия, поляриметрия және спектрофотометрия, тағы басқа тәсілдермен жүргізіледі. Институтта бақылаудың автоматтандырылған жүйелері қолданылады.

       Жер – Күн жүйесінің Күннен бастап санаған-дағы үшінші планетасы. Жер эллипстік (дөңгелек-ке жуық) орбита бойымен 29,765 км/с жылдамдық-пен 149,6 ммн.км орта-ша қашықтықта 365,24 орташа күн тәулігі ішін-де Күнді бір рет айналып шығады. Ай – Оның та-биғи серігі. Жердің өз өсі- нен айналуы (периоды -23 сағ.56 мин.4,1 секунд) себебінен өзінде күн мен түн ауысады, Жердің өсі-нің орбита жазықтығына көлбеулігі мен Күнді ай-налуы салдарынан жерде жыл мезгілдері өзгеріп отырады. Жердің жасы шамамен 4,5 млрд жыл.

     Жер шарының экватор-лық радиусы 6338, поляр- лық радиусы 6358, ал орташа радиусы 6371 километр. Құрлықтар мен аралдардың аумағы 149 000 000, мұхиттардың ау-мағы 361 000 000 шаршы километр. Құрлықтардың теңіз деңгейінен орташа биіктігі 860 метр болса, мұхиттардың орташа те- реңдігі 3,9 километр, мас-сасы 6,0. 1024 кг. Жер шары Күннің төңірегін- де секундына 29,78 кило- метр жылдамдықпен ай-налады.

       Астрономиялық дерек-терге арқа сүйесек, Жер жыл сайын 0,5 мм өсіп, теңіз бен көлдер аздап тартылып келеді екен. Не-гізінен, біздің құрлықта су көбейіп, Жер кішерейсе, онда Жерді су басып ке-тетін көрінеді. Алайда Жер шары көлемінің 70,8 па- йызы мұхиттар мен теңіз-дер. Зерттеушілер Жердің үлкеюінің құрлықтардың жылжуына әсер ететінін, Африка жыл сайын сол-түстікке 5-7 сантиметр жылжып, Жерорта теңізі арқылы Еуропаға қосы-латынын, Аустралия Азия-мен тұтасатынын, Амери-ка құрылығы да үлкен өзгеріске ұшырасатынын, мұның бәрі кемінде 250-300 млн.жылдан кейін бо-латынын айтады. Ғалымдар: «Жер төрт қабаттан тұрады», - дейді. Бірінші қабат – құрлық-тық тип, қалыңдығы – 33 шақырым. Екіншісі – мантия, қалыңдығы – 33 шақырымнан 2900-ға де-йін. Үшіншісі – жер өзегі-нің (ядросының) сыртқы қабығы, қалыңдығы – 2900шақырымнан 5100-ге дейін. Төртіншісі – Жер өзегі. Ол 5100 шақырым-нан басталып, 6370 ша-қырымға дейінгі тереңдікте орналасқан.