ასტროფიზიკა

ასტროფიზიკა — მეცნიერება, რომელიც იყენებს ფიზიკის მეთოდებსა და პრინციპებს ასტრონომიული ობიექტებისა და ფენომენების შესწავლის მიზნით.[1][2] შესასწავლ საგნებს შორისაა მზე, სხვა ვარსკვლავები, გალაქტიკები, ექსტრასოლარული პლანეტები, ვარსკვლავთშორისი სივრცეები და კოსმოსური მიკროტალღური ფონი.[3][4] მათი ემისები გაფანტულია ელექტრომაგნიტური სპექტრის ყველა ნაწილში და შეისწავლება ისეთი მახასიათებლები, როგორიცაა სინათლე, სიმკვრივე, ტემპერატურა და ქიმიური შედგენილობა. რადგან ასტროფიზიკა ფართო საგანია, ასტროფიზიკოსები იყენებენ ფიზიკის უამრავი დარგის ცნებებსა თუ მეთოდებს, მათ შორის კლასიკური მექანიკის, ელექტრომაგნეტიზმის, სტატიკური მექანიკის, თერმოდინამიკის, კვანტური მექანიკის, ფარდობითობის თეორიის, ბირთვული ფიზიკის, ატომური ფიზიკის და მოლეკულური ფიზიკისა.

შავი ხვრელი

პრაქტიკაში, თანამედროვე ასტრონომიული კვლევები ხშირად მოიცავს თეორიული ფიზიკის დიდ ნაწილს. ზოგიერთი დაკვირვება მოიცავს შავი მატერიის, შავი ენერგიისა და შავი ხვრელის თვისებების გამოკვლევის მცდელობებს, რათა დადგინდეს შესაძლებელია თუ არა დროში მოგზაურობა, შესაძლებელია თუ არა ჭიის ხვრელების წარმოქმნა და არსებობს თუ არა მულტისამყარო. ასტროფიზიკა ასევე შეისწავლის მზის სისტემის ფორმაციასა და ევოლუციას, სტერალურ დინამიკას, გალაქტიკების ფორმაციასა და ევოლუციას, მაგნეტოჰიდროდინამიკას, მატერიის დიდ სტრუქტურებს სამყაროში, კოსმოსური რადიაციის წარმოშობას, ზოგად ფარდობითობას, სიმებიანი კოსმოლოგიისა და ასტრონაწილაკური ფიზიკის ჩათვლით.

წარმოშობა

ასტროფიზიკის ფესვები შეიძლება ვიპოვოთ XVII საუკუნეში, რომელშიც ციური სხეულებისა და დედამიწისთვის ერთი და იგივე კანონები მიიღეს.[5] ამ პერიოდში ისეთი ადამიანები ცხოვრობდნენ, რომლებიც გარკვეულნი იყვნენ როგორც ფიზიკაში, ისევე ასტრონომიაში, სწორედ ასეთმა ადამიანებმა ჩაუყარეს საფუძველი ასტროფიზიკას. დღეს ამ დარგის განმავითარებლებად და განმავრცობლებად ითვლებიან სამეფო ასტრონომიული საზოგადოების წარმომადგენლები და ისეთი პროფესორები, როგორებიც არიან ლაურენს კრაუსი, სტივენ ჰოუკინგი, ჰუბერტ რივზი, კარლ სეიგანი და ნილ დეგრას ტაისონი. ეს ადამიანები ასწავლიან ახალგაზრდა მოსწავლეებს ასტროფიზიკიას, მის ისტორიას და ცდილობენ, მომავალი ასტროფიზიკოსთა საზოგადოება სწორ გზაზე დააყენონ.[6][7][8]

ისტორია

სხვადასხვა სპექტრების გამოსახულებები

ზოგადად, ასტრონომია ისეთივე ძველია, როგორც თავად ისტორია. მიუხედავად ამისა, ის მაინც ძალიანაა დაშორებული ზოგადი სახმელეთო ფიზიკისგან. არისტოტელესეულ მსოფლიომხედველობაში ციური სხეულები უცვლელ სფეროებად მიიჩნოედა, რომლებიც მუდმივ წრიულ ტრაექტორიაზე მოძრაობდნენ, ხოლო დედამიწა იყო რეალური სამყარო, რომელიც ვითარდებოდა, იზრდებოდა და უძლებდა უამრავ განადგურებას. დედამიწის ტრაექტორია, არისტოტელეს[9][10] აზრით, იყო სწორი ხაზი, რომელიც სრულდებოდა მაშინ, როდესაც სხეული დანიშნულების ადგილს მიაღწევდა. შესაბამისად, იმ პერიოდში დადგინდა, რომ დედამიწა და ციური სხეულები ფუნდამენტურად განსხვავებული მატერიისაგან შედგებოდა, ვიდრე დედამიწური მატერია იყო. XVII საუკუნეში ისეთმა ფილოსოფოსებმა, როგორებიცაა გალილიო გალილეი,[11] დეკარტი[12] და ნიუტონი,[13] დაიწყეს ფიქრი, რომ სამყაროს ყველა ნაწილი და განზომილება ერთი ტიპის მატერიისგან შედგებოდა და იქ ბუნების ერთნაირი კანონები მოქმედებდა, ერთნაირ ფიზიკურ მუდმივებთან ერთად.[5] ამ მეცნიერებისათვის ყველაზე დიდი დაბრკოლება ის იყო, რომ სათანადო კვლევებისთვის საჭირო იარაღები და მოწყობილებები არ გააჩნდათ, რადგან ისინი იმ დროს გამოგონებულიც კი არ იყო.[14]

ასტროფიზიკა XIX საუკუნეში

შემდეგ, XIX საუკუნეში, ასტრონომიული გამოკვლევები ფოკუსირებულია ციური სხეულების შუამდგომლობებისა და მათი გადაადგილებების გამოთვლებზე,[15][16] ეს ახალი ასტრონომია იყო, რომელსაც ასტროფიზიკა უწოდეს. მისი წარმოშობა უკავშირდება უილიამ ვოლასტონისა და იოზეფ ფრაუნჰოფერის სახელს, რომლებმაც აღმოაჩინეს, რომ როდესაც მზე სინათლეს აფრქვევდა, მასზე ჩნდებოდა ბნელი ხაზები (ადგილები, სადაც სინათლე თითქმის ან არ საერთოდ არ არის), რომლებიც სპექტრებად დაშლის შემდეგ დაიკვირვებოდა.[17] 1860 წლისთვის, ფიზიკოსმა გუსტავ კირხჰოფმა და ქიმიკოსმა რობერტ ბუნსენმა მოახდინეს დემონსტრირება იმისა, რომ ბნელ ხაზების სპექტრს შეესაბამება ნათელი ხაზების სპექტრი სხვადასხვა აირში. ასეთ ხაზებს სპეციფიურ ხაზებს უწოდებენ და ისინი უნიკალერ ქიმიურ ელემენტებს შეესაბამება.[18] კირხჰოფმა დაადგინა, რომ მზის სპექტრი მის ატმოსფეროში ქიმიური ელემენტების აბსორბციას უკავშირდება.[19] ასევე, ეს ელემენტები, მზისა და სხვა ვარსკვლავების გარდა, დედამიწაზეც არსებობს.

ნორმან ლოკერის კვლევა

ამ კვლევების პარალელურად მიმდინარეობდა მზისა და სხვა ვარსკვლავების სპექტრების შესწავლა ნორმან ლოკერის მიერ, რომელმაც 1863 წელს დააფიქსირა როგორც ნათელი, ისე ბნელი ხაზები და ამით დაამტკიცა კირხჰოფის კვლევები. ქიმიკოს ედუარდ ფრანკლანდთან მუშაობისას მათი მიზანი იყო ელემენტების სპექტრებზე დაკვირვება სხვადასხვა ტემპერატურასა და წნევაზე. მაგრამ, მათ ვერ შეძლეს მზის სპექტრის ყვითელი ხაზების იმ დროს ცნობილ რომელიმე ელემენტთან დაკავშირება. სამაგიეროდ, მათ მზის სპექტრის ყვითელ ხაზებშიც აღმოაჩინეს ახალი ელემენტი, რომელსაც, ბერძნული მზის ღმერთის, ჰელიოსის პატივსაცემად, ჰელიუმი დაარქვეს.[20][21]

პროგრამა „ქალი კომპიუტერები“

1885 წელს ედუარდ პიკერინგი სათავეში ჩაუდგა ამბიციურ პროგრამას ჰარვარდის უნივერსიტეტის ობსერვატორიაში. მის გუნდს "ქალი კომპიუტერები" ერქვა (ვილიამინა ფლემინგი, ანტონია მაური და ანი ქენონი). ისინი ფოტო-ფირფიტებზე ჩაწერილი სპექტრის კლასიფიკაციას ახდენდნ. 1890 წლისთვის მათ ჰქონდათ 10 000-მდე ვარსკვლავის კატალოგი, სადაც ვარსკვლავები 13-ზე მეტ სპეციფიურ ტიპად იყო დაყოფილი. ედუარდ პიკერინგის ხედვებზე დაყრდნობით, ანი ქენონმა 1924 წლისთვის კატალოგი 250 000 ვარსკვლავამდე გაზარდა. ჰარვარდის უნივერსიტეტის ეს კლასიფიკაცია მსოფლიომ გამოყენებაში 1922 წელს მიიღო.[22]

ასტროფიზიკური ჟურნალი

1895 წელს, ჯორჯ ჰეილი და ჯეიმზ კილერი, 10 ევროპელ და ამერიკელ რედაქტორთან ერთად,[23] უშვებენ ასტროფიზიკურ ჟურნალს: ასტროსკოპების საერთაშორისო მიმოხილვა და ასტრონომიული ფიზიკა.[24] ამ ჟურნალს უნდა შეევსო იმ დროს გაჩენილი „ხვრელები“ ასტრონომიასა და ფიზიკას შორის. სტატიები იბეჭდებოდა ასტრონომიულ მიღებულებებზე ასტროსკოპის შესახებ, რომელიც ახლოს იყო ასტროფიზიკასთან, ლითონური და აირული სპექტრების ტალღების დაშორებაზე, რადიაციასა და აბსორობციაზე, თეორიები მზეზე, მთვარეზე, პლანეტებზე, კომეტებზე, ასტეროიდებსა და ნისლეულებზე, ასევე იბეჭდებოდა ინსტრუქციები ტელესკოპებსა და ლაბორატორიებზე.[23]

ასტროფიზიკა XX საუკუნის დასაწყინში

XX საუკუნის 20-იან წლებში ჰეტრსპრუნგ-რუსელის დიაგრამა კვლავ გამოიყენებოდა ვარსკვლავებისა და მათი ევოლუციის კლასიფიცირებისათვის. არტურ ედინგტონმა აღმოაჩინა, რომ ბირთვული შერწყმა ხორციელდებოდა ვარსკვლავებში,[25][26] ამ დროს კი ვარსკვლავური ენერგია იყო სრული იდუმალება, ედინგტონმა ზუსტად გამოთვალა, წყალბადის რა მასა ერწყმის ჰელიუმს და რომ ამ დროს კოლოსალული ენერგია თავისუფლდება, რომელიც ალბერტ აინშტაინის E = mc2 ტოლობით დადგინდა.

სესილია გაპოსჩკინის კვლევა და მისი დესერტაცია

1925 წელს სესილია ელენა პაინმა (შემდგომში სესილია პაინ-გაპოსჩკინი) დაწერა სადოქტორო დესერტაცია რადკლიფის კოლეჯში, რომელშიც მან აღიარა იონიზაციის თეორია, რომ ვარსკვლავურ ატმოსფეროში სპექტრალური მინები დაკავშირებულია ვარსკვლავთა ტემპერატურასთან,[27] ყველაზე მეტად კი აღსანიშნავია ის, რომ მან დაადგინა, რომ წყალბადი და ჰელიუმი ვარსკვლავის პრინციპული შემადგენელი ნივთიერებებია. ეს იმდენად მოულოდნელი აღმოჩენა იყო, რომ სესილიას მოსთხოვეს ეს ნაწილი ამოეშალა თავისი დესერტაციიდან, მაგრამ სულ მალე მისი დაკვირვებები და აღმოჩენები ცდებით დამტკიცდა.[28]

სხვადასხვა გამოსხივებები და ტალღები

სუპერნოვა ამოფრქვევა LMC N 63A გამოსახულია რენტგენული (ლურჯი), ოპტიკური (მწვანე) და რადიო (წითელი) გამოსხივებები

XX საუკუნის მიწურულს ასტრონომიული სპექტრების კვლევა გადავიდა გამოსხივებებისა და ტალღების კვლევებზე, როგორიცაა: ოპტიკური, რენტგენული და გამა გამოსხივებები.[29] XXI საუკუნეში ეს დარგი გაიზარდა გრავიტაციული ტალღების კვლევების საფუძველზე.

დაკვირვებითი ასტროფიზიკა

დაკვირვებითი ასტრონომია არის ასტრონომიული მეცნიერება. ის მოიცავს ჩაწერილ მონაცემებს თეორიულ ასტროფიზიკასთან კონტრასტში, რომელიც მიზნად ისახავს გაზომვადი შედეგის ფიზიკური მოდელის აღმოჩენას. ის ციურ სცხეულებზე ტელესკოპითა და სხვადასხვა აპარატით დაკვირვებების პრაქტიკაა.

დაკვირვებითი ასტროფიზიკის ძირითადი დაკვირვებები ელექტრომაგნიტური სპექტრით ხორციელდება.

თეორიული ასტროფიზიკა

თეორიული ასტროფიზიკა იყენებს ხელსაწყოების ფართო ვარიაციებს, მაგალითად ანალიტიკურ მოდელსა (ვარსკვლავის თვისებების დასადგენად) და კომპიუტერულ სიმულაციას. თითოეულ მათგანს გააჩნია დადებითი და უარყოფითი მხარე. ანალიტიკური მოდელით შესაძლებელია ვარსკვლავის ზედაპირის შესწავლა, ხოლო კომპიუტერული სიმულაცია გამოიყენება ვარსკვლავის შიგნიდან შესასწავლად და იმის გასაგებად, თუ რა ხდება მის გულში. თეორიტიკოსები ასტროფიზიკაში ცდილობენ, შექმნან სახვადასხვა ციური სხეულის კომპიუტერული მოდელი (სიმულაციები) და ისე დააკვირდნენ მას. ეს დამკვირვებლებს ეხმარება, მიიღონ მონაცემები სხეულების შესახებ და შემდეგ მათი პრაქტიკული შესწავლის გზები აირჩიონ.[30][31]

თეორიტიკოსები ასევე ცდილობენ შეცვალონ სიმულირებული სხეულები ახალი მონაცემების მიღების მიზნით. ამრიგად, თეორიტიკოსების მთავარი მიზანია რაც შეიძლება ნაკლები ცვლილების გაკეთება მონაცემების რეალობასთან მორგების მიზნით, რადგან ბევრი ცვლილება მათ მოდელების მიტოვებისაკენ უბიძგებს.

თეორიული ასტროფიზიკა შეისწავლის: სტერალურ დინამიკასა და ევოლუციას; გალაქტიკის ფორმაციასა და ევოლუციას; მაგნეტოჰიდროდინამიკას; მატერიის დიდ სტრუქტურებს სამყაროში; კოსმოსური რადიაციის წარმოშობას; ზოგად ფარდობითობის თეორიასა და ფიზიკურ კოსმოლოგიას, სიმებიანი კოსმოლოგიისა და ასტრონაწილაკური ფიზიკის ჩათვლით. ასტროფიზიკური ფარდობითობა ემსახურება შავი ხვრელებისა და გრავიტაციული ტალღების შესწავლას.

ზოგ ზოგადად აღიარებულ თეორიას შეისწავლის თეორიული ასტროფიზიკა, ესენია: დიდი აფეთქება, კოსმოსური ინფლექცია, შავი მატერია, შავი ენერგია და ფიზიკის ფუნდამენტური თეორიები. ხოლო ჭიის ხვრელები მიეკუთვნებიან იმ ჰიპოთეზებისა და თეორიების რიცხვს, რომლებიც არავის დაუდასტურებია და არავის აღმოუჩენია, მაგრამ არსებობს მათი არსებობის თეორიული შესაძლებლობა.

იხილეთ აგრეთვე

რესურსები ინტერნეტში

სქოლიო

  1. ↑ Keeler, James E. (November 1897), "The Importance of Astrophysical Research and the Relation of Astrophysics to the Other Physical Sciences", The Astrophysical Journal 6 (4): 271–288,
  2. ↑ astrophysics. Merriam-Webster, Incorporated. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 10 June 2011. ციტირების თარიღი: 2011-05-22.
  3. ↑ Focus Areas – NASA Science. nasa.gov. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2017-05-16. ციტირების თარიღი: 2019-09-05.
  4. ↑ astronomy. Encyclopædia Britannica.
  5. ↑ 5.0 5.1 Burtt, Edwin Arthur (2003), The Metaphysical Foundations of Modern Science (second revised რედ.), Mineola, NY: Dover Publications, pp. 30, 41, 241–2, ISBN 978-0-486-42551-1, https://books.google.com/books/about/The_Metaphysical_Foundations_of_Modern_S.html?id=G9WBMa1Rz_kC
  6. ↑ D. Mark Manley. (2012) Famous Astronomers and Astrophysicists. Kent State University. ციტირების თარიღი: 2015-07-17.
  7. ↑ The science.ca team. (2015) Hubert Reeves – Astronomy, Astrophysics and Space Science. GCS Research Society. ციტირების თარიღი: 2015-07-17.
  8. ↑ Neil deGrasse Tyson. Hayden Planetarium (2015). ციტირების თარიღი: 2015-07-17.
  9. ↑ Lloyd, G. E. R. (1968). Aristotle: The Growth and Structure of His Thought. Cambridge: Cambridge University Press, გვ. 134–135. ISBN 978-0-521-09456-6. 
  10. ↑ Cornford, Francis MacDonald [1937] (c. 1957). Plato's Cosmology: The Timaeus of Plato translated, with a running commentary. Indianapolis: Bobbs Merrill Co, გვ. 118. 
  11. ↑ Galilei, Galileo (1989-04-15), Van Helden, Albert, რედ., Sidereus Nuncius or The Sidereal Messenger, Chicago: University of Chicago Press, 1989, pp. 21, 47, ISBN 978-0-226-27903-9
  12. ↑ Edward Slowik. (2013) Descartes' Physics. Stanford Encyclopedia of Philosophy. ციტირების თარიღი: 2015-07-18.
  13. ↑ Westfall, Richard S. (1983-04-29), Never at Rest: A Biography of Isaac Newton, Cambridge: Cambridge University Press (გამოქვეყნების თარიღი: 1980), pp. 731–732, ISBN 978-0-521-27435-7
  14. ↑ Ladislav Kvasz (2013). „Galileo, Descartes, and Newton – Founders of the Language of Physics“ (PDF). Institute of Philosophy, Academy of Sciences of the Czech Republic. ციტირების თარიღი: 2015-07-18. დამოწმება journal საჭიროებს |journal=-ს (დახმარება)
  15. ↑ Case, Stephen (2015), "'Land-marks of the universe': John Herschel against the background of positional astronomy", Annals of Science 72 (4): 417–434, , PMID 26221834
  16. ↑ Donnelly, Kevin (September 2014), "On the boredom of science: positional astronomy in the nineteenth century", The British Journal for the History of Science 47 (3): 479–503, , https://zenodo.org/record/999531
  17. ↑ Hearnshaw, J.B. (1986). The analysis of starlight. Cambridge: Cambridge University Press, გვ. 23–29. ISBN 978-0-521-39916-6. 
  18. ↑ Kirchhoff, Gustav (1860), "Ueber die Fraunhofer'schen Linien", Annalen der Physik 185 (1): 148–150, , https://zenodo.org/record/1423666
  19. ↑ Kirchhoff, Gustav (1860), "Ueber das Verhältniss zwischen dem Emissionsvermögen und dem Absorptionsvermögen der Körper für Wärme und Licht", Annalen der Physik 185 (2): 275–301,
  20. ↑ Cortie, A. L. (1921), "Sir Norman Lockyer, 1836 – 1920", The Astrophysical Journal 53: 233–248,
  21. ↑ Jensen, William B. (2004), "Why Helium Ends in "-ium"", Journal of Chemical Education 81 (7): 944–945, , http://www.che.uc.edu/jensen/W.%20B.%20Jensen/Reprints/115.%20Helium.pdf
  22. ↑ Hetherington, Norriss S.; McCray, W. Patrick, Weart, Spencer R., რედ., Spectroscopy and the Birth of Astrophysics, American Institute of Physics, Center for the History of Physics, https://www.aip.org/history/cosmology/tools/tools-spectroscopy.htm. წაკითხვის თარიღი: July 19, 2015 დაარქივებული September 7, 2015[Date mismatch], საიტზე Wayback Machine.Category:Webarchive-ის თარგის შეტყობინებები
  23. ↑ 23.0 23.1 Hale, George Ellery (1895), "The Astrophysical Journal", The Astrophysical Journal 1 (1): 80–84,
  24. ↑ თარგი:List journal
  25. ↑ Eddington, A. S. (October 1920), "The Internal Constitution of the Stars", The Scientific Monthly 11 (4): 297–303
  26. ↑ Eddington, A. S. (1916). „On the radiative equilibrium of the stars“. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 77: 16–35. Bibcode:1916MNRAS..77...16E. doi:10.1093/mnras/77.1.16. ISSN 0035-8711.
  27. ↑ Payne, C. H. (1925), Stellar Atmospheres; A Contribution to the Observational Study of High Temperature in the Reversing Layers of Stars, Cambridge, Massachusetts: Radcliffe College
  28. ↑ Haramundanis, Katherine (2007), „Payne-Gaposchkin [Payne, Cecilia Helena“], Hockey, Thomas; Trimble, Virginia; Williams, Thomas R., Biographical Encyclopedia of Astronomers, New York: Springer, pp. 876–878, ISBN 978-0-387-30400-7, https://books.google.com/books?id=t-BF1CHkc50C. წაკითხვის თარიღი: July 19, 2015
  29. ↑ Biermann, Peter L.; Falcke, Heino (1998). „Frontiers of Astrophysics: Workshop Summary“. Panvini, Robert S.; Weiler, Thomas J.. 423. American Institute of Physics. pp. 236–248. . ISBN 1-56396-725-1.
  30. ↑ Roth, H. (1932), "A Slowly Contracting or Expanding Fluid Sphere and its Stability", Physical Review 39 (3): 525–529,
  31. ↑ Eddington, A.S. (1988), Internal Constitution of the Stars, New York: Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-33708-3
ხ • გ • რ
ფიზიკის ძირითადი დარგები
მექანიკა
მოლეკულური ფიზიკა
ელექტროდინამიკა
რხევები და ტალღები
დაკავშირებული მეცნიერებები

ქიმიური ფიზიკა • კინეტიკა • ფიზიკური ქიმია • მათემატიკური ფიზიკა • ასტროფიზიკა • გეოფიზიკა • ბიოფიზიკა (სამედიცინო ფიზიკა • ნეუროფიზიკა) • ატმოსფეროს ფიზიკა • მეტროლოგია • მასალათმცოდნეობა • აგროფიზიკა (ნიადაგის ფიზიკა) • ბირთვული ფიზიკა • ეკოფიზიკა • ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა • ველის კვანტური თეორია • კონდენსირებული მდგომარეობის ფიზიკა • კვანტური მექანიკა • ჰიდრომექანიკა • ოპტომექანიკა) • ფარდობითობა (სპეციალური • ზოგადი)

სხვა დარგები