VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Астрономия в Антарктиде
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
I. Введение
Антарктида – потенциальный ресурсный резерв человечества, этотерритория, где можно добывать минеральное сырье в случае жизненнойнеобходимости. Недра континента содержат значительное количество полезных ископаемых: железной руды, каменного угля. Также там обнаружены следы руд меди, никеля, свинца, цинка, молибдена, встречены горный хрусталь, слюда и графит. Изучение ледникового покрова сегодня, приносит серьёзные научные результаты, информируя нас о том, какой была Земля сто, тысячу, сотни тысяч лет назад. В ледниковом покрове Антарктиды оказались "записаны" данные о климате и составе атмосферы за последние сто тысяч лет. Антарктида исследовательская площадка, если ее можно так назвать, и для астрономов.
Цель работы:
Познакомиться с имеющейся информацией об астрономических исследованиях в Антарктиде.
Задачи:
1. Собрать информацию об условиях работы и исследованиях в Антарктиде.
2. Проанализировать и систематизировать полученную информацию.
II. Основная часть
1. Немного истории
Обнаружение шестого континента и дальнейшее изучение его особенностей подарило человечеству массу возможностей для расширения своего познания об окружающем мире. Наиболее масштабная научная деятельность велась в Антарктиде в середине прошлого века, но и сегодня ледяной континент не обделен вниманием. Договоренности Современные исследования Антарктиды осуществляются силами сразу нескольких стран. Документ об особом взаимодействии разных государств на территории ледяного материка был сформирован в 1959 году. Тогда двенадцать стран подписали Договор об Антарктике, согласно которому в пределах шестого континента запрещается вести военные действия, хоронить ядовитые и прочие отходы, а также на некоторое время замораживались любые территориальные претензии. На сегодняшний день к этому договору присоединились еще 33 страны. В результате исследования Антарктиды в 21 веке часто носят международный характер. Кроме того, с 1991 года ледяной континент объявлен всемирным природным заповедником. Наша страна официально не имеет территориальных притязаний. Российские исследователи работают во многих национальных секторах Антарктиды.
Полярная станция «Восток»
Масштабы научной деятельности, однако, все еще не достигли уровня, который был во время Советского Союза. Впрочем, с каждым годом положение становится все лучше. Постоянные экспедиции российских полярников заняты изучением самых разных вопросов, связанных с геологическими, географическими, климатическими и прочими особенностями континента. Области интереса Современные исследования Антарктиды проводятся по многим основным направлениям.
2. Антарктическая астрономия.
Антарктическая астрономия - астрономические наблюдения и исследования, которые ведутся на территории Антарктиды, имеет определённые особенности ввиду уникальности географического положения, геологии и климатических условий данного континента.
Антарктический ледовый купол является самым сухим и холодным местом на Земле. Он также имеет значительную толщину: так, полярная станция Амундсен-Скотт, расположенная на Южном полюсе, находится на высоте более 2800 метров над уровнем моря.
Полярная станция Амундсен-Скотт
3. Особенности астрономических условий
Условия Антарктиды способствуют наблюдениям в инфракрасном, субмиллиметровом и миллиметровом диапазоне, так как электромагнитное излучение с такими длинами волн поглощается водяным паром, который в других регионах Земли присутствует в атмосфере практически постоянно, препятствуя наблюдениям. В условиях полярной зимы в Антарктиде водяной пар практически полностью вымерзает, что создаёт условия для наблюдения таких процессов, как звёздообразование в молекулярных облаках, эволюция протозвёзд и других молодых объектов. Также в условиях отсутствия в атмосфере водяного пара возможно наблюдение отдалённых объектов, видимый свет от которых в результате красного смещения переходит в длинноволновые диапазоны. В условиях континентального полярного климата также создаются удобные условия для наземного изучения неоднородностей реликтового излучения.
Кроме того, особенностью полярных условий является возможность круглосуточного наблюдения звёздного неба во время полярной ночи (середина зимы) и Солнца во время полярного дня (середина лета).
Климатические условия Антарктиды являются приближенными к условиям, возможным на других планетах, как в пределах Солнечной Системы, так и вне её. Ввиду этого исследование геологии и биологии Антарктиды является важным для развития астробиологии. Кроме того, в антарктических условиях проводится испытание автоматических приборов, предназначенных для исследования других небесных тел.
Основной организацией, осуществляющей астрономические наблюдения в Антарктике, является Центр астрофизических исследований в Антарктике, расположенный на станции Амундсен-Скотт. В распоряжении астрономов на этой станции находятся 10-метровый радиотелескоп. Кроме того, на южном полюсе расположена нейтринная обсерватория IceCube.
Телескоп на Южном полюсе
На антарктическом ледовом куполе действует также финансируемая Китаем автоматизированная обсерватория PLATO.
Важное значение для астробиологии имеют исследования озера Восток, которое изолировано от внешнего мира под ледовым куполом в течение миллионов лет. Условия там схожи с теми, существование которых предполагается на спутнике Юпитера Европе. Кроме того, астробиологические исследования ведутся на сухих долинах Мак-Мёрдо, где, несмотря на условия, схожие с марсианскими, существует жизнь.
Антарктида также является местом обнаружения многих метеоритов. Некоторые из них, как считается, ранее были частью Марса и Луны. Антарктический метеорит ALH 84001 некоторыми учёными рассматривается как свидетельство существования жизни на Марсе в отдалённом прошлом этой планеты.
Марсианский метеорит.
Достаточно много свидетельств того, что Россия развивает свою большую астрономию, которую и не оставляла. Однако, возможности астрономов России теперь явно становятся больше, чем ещё недавно. Теперь мы готовимся для работы астрономических наблюдений в Антарктиде, куда Россия не первый год целенаправленно стремится. Растёт сотрудничество России с Чили - главной страной мировой астрономии.
Эти проявления не могут не радовать. Речь идёт о возрождении России как астрономической державы, усилении её роли в мировом научном сообществе, устремлённом за пределы Земли.
Пулковская обсерватория изготовила новую оснастку для 20-миллиметрового телескопа, работающего АЗТ-7, работающего на российской круглогодичной станции Новолазаревская в Антарктиде.
С помощью телескопа ведется наблюдение за отражением от Земли потоков солнечной энергии. Исследования позволяют выявить воздействие Солнца на климат Земли и цикличность его изменения.
Оборудование, заказчиком которого является Арктический и Антарктический НИИ Росгидромета (ААНИИ), было готово к отправке в Антарктиду 60-й российской сезонной экспедиции. Новая оснастка позволит облегчить управляемость телескопом и положительно отразится на научных наблюдениях.
Возвращение к совместной работе российских и чилийских астрономов началось, когда ученые Пулковской обсерватории посетили обсерваторию Эль-Робле для того, чтобы расконсервировать отечественный телескоп Максутова АЗТ-16. Он был создан совместно Пулковской обсерваторией и ЛОМО в 1964 году для построения точной сетки астрономических координат и установлен на горе Эль-Робле в Чили.
Уникальные обзорные свойства этого астрономического прибора после модернизации будут использованы для поиска неизвестных астероидов и комет, угрожающих столкновением с Землей.
Астрономы нашли самое сухое, холодное и безветренное место на Земле, с которого можно вести астрономические наблюдения и получать снимки космоса в три раза более четкие чем где бы то ни было на планете, уверены авторы исследования, опубликованного в журнале Publications of the Astronomical Society.
Это место находится в координатах 81,5 градуса южной широты и 73,5 градуса восточной долготы на высоте 4,053 тысячи метров над уровнем моря. Точка находится на одной из вершин горного хребта, называемого Хребет «А», возвышающегося над Антарктическим плато, так называемой Австралийской антарктической территории. Средняя температура в зимний период здесь составляет минус 70 градусов по Цельсию, а количество влаги во всем атмосферном столбе над этой точкой в конденсированном состоянии окажется толщиной не более человеческого волоска. Кроме того, это место чрезвычайно безветренно, что означает, что здесь практически никогда не меняется погода, а атмосферные флуктуации, проявляющиеся обычно в мерцании звезд, не мешают вести наблюдения.
Антарктида уже давно интересует астрономов как место для базирования обсерваторий. Еще в 2004 году ученые из Университета Нового Южного Уэльса показали, что благодаря уникальным атмосферным условиям качество снимков, сделанных с помощью наземных телескопов в Антарктиде, может быть ничуть не хуже, чем получаемых с помощью космического телескопа «Хаббл». Команда исследователей из Австралии и США попыталась найти наилучшую точку для размещения обсерватории на территории Антарктиды. Для этого команда ученых скомбинировала данные спутниковых наблюдений и наземных метеорологических станций, обработка которых с помощью климатических моделей позволила определить факторы, влияющие на качество астрономических наблюдений – облачность, температуру, яркость неба, влажность, скорость ветров и турбулентность атмосферы.
Другим перспективным местом для размещения телескопа является так называемый Купол «С», также расположенный на Антарктическом плато. Правительство Австралии, не имеющей на собственной территории точек, пригодных для высококлассных астрономических наблюдений, уже запланировало построение здесь обсерватории с зеркалом диаметром 2,5 метра. Телескоп будет построен при участии Франции и Италии, финансирующих работающую здесь совместную полярную станцию «Конкордия».
Полярная станция «Конкордия».
Напомним, ранее ученые в своих расчетах приблизились к этой точке, предположив, что место с самым чистым небом на Земле и самым лучшим климатом для астрономических наблюдений находится на плато в центре Антарктиды
4. «СФЕРА-Антарктида»
Российские ученые подготовили новый проект по изучению космических лучей галактического и внегалактического происхождения. "СФЕРА-Антарктида" будет искать следы излучения на высоте в несколько десятков тысяч километров над Антарктидой.
Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ) сообщил о подготовке к серии экспериментов в рамках научного проекта под названием "СФЕРА-Антарктида". Специальный аэростат будет летать высоко в небе Антарктиды и выявлять следы космического излучения.
"СФЕРА-Антарктида" будет использовать новый прибор "СФЕРА-А", который с помощью аэростата поднимут в небо Антарктиды на высоту 25-40 км. Наблюдения будут проводиться во время полярной ночи, когда Солнце находится за горизонтом и не мешает своим излучением. "СФЕРА-А" будет обнаруживать микросекундные вспышки флуоресценции, возникающей в атмосфере результате взаимодействия высокоэнергетических космических частиц с воздухом. Также "СФЕРА-А" будет смотреть вниз, на снег, чтобы выявить слабые вспышки черенковского света, отражающиеся от снега.
Новый российский научный проект поможет изучить природу источников космических лучей сверхвысоких энергий. Это элементарные частицы и ядра атомов, которые образовались в нашей галактике или за ее пределами. Пока сложно точно определить источники мощнейшего излучения, к тому же большую их часть поглощает магнитное поле Земли. Тем не менее, они могут представлять серьезную радиационную опасность при межпланетных полетах. Также галактическое и внегалактическое излучения несут ценную информацию об устройстве Вселенной.
Прибор "СФЕРА-А" имеет ряд преимуществ по сравнению с другими существующими и проектируемыми приборами. Эксперимент в десятки раз дешевле, чем у существующих наземных и проектируемых космических установок, но при этом обеспечивает высокую точность определения энергии частиц первичных космических лучей и глубины максимума развития каскада частиц в атмосфере Земли. К тому же аэростат можно регулярно запускать в период полярной ночи.
Схема эксперимента
5. О Стратегии развития.
Существует Стратегия развития деятельности Российской Федерации в Антарктике на период до 2020 года и на более отдаленную перспективу, которая определяет основные направления развития деятельности Российской Федерации в Антарктике.
Задачи, поставленные в Стратегии:
1. Всестороннее содействие сохранению и прогрессивному развитию системы Договора об Антарктике.
2. Оценка роли и места Антарктики в изучении глобального изменения климата.
3. Обеспечение космической деятельности Российской Федерации.
4. Оценка водных биологических ресурсов Антарктики на основе исследований по прогнозированию состояния их запасов для обеспечения экономически эффективного рыбного промысла.
5. Научные геолого-геофизические исследования минеральных и углеводородных ресурсов континентальных районов Антарктиды и антарктических морей.
6. Развитие комплексных научных исследований в Антарктике.
7. Охрана окружающей среды Антарктики.
8. Модернизация и реорганизация экспедиционной инфраструктур Российской Федерации в Антарктике.
Этапы и сроки реализации:
Предлагается осуществить реализацию настоящей Стратегии в 3 этапа с учетом преемственности перспективного многолетнего планирования, сложности и многоцелевой направленности развития деятельности Российской Федерации в Антарктике:
I этап - 2010-2013 годы;
II этап - 2014-2020 годы;
III этап - 2020-2030 годы.
Антарктика представляет собой обширный район земного шара со специфическим комплексом природных условий, расположенный вокруг Южного полюса и охватывающий материк Антарктида с прилегающими шельфовыми ледниками и островами, а также омывающие его воды Южного океана.
III. Заключение.
"Российские исследователи и путешественники многое сделали для открытия новых земель и территорий, они обогатили мировую науку выдающимися достижениями. Но даже в этом ряду подвиг российских моряков, сумевших вопреки многочисленным трудностям и преградам первыми достигнуть далекого материка, занимает особое место. Мужество и бесстрашие, проявленное ими, умение преодолевать любые преграды служат ярким примером настоящего патриотизма и бескорыстного служения своей отчизне, на котором можно и нужно воспитывать нашу молодёжь", – с такими словами Первый Вице-президент Русского географического общества Артур Чилингаров обратился к участникам круглого стола "Открытие Антарктиды великими русскими мореплавателями в 1820 году – современное и будущее значение этого континента для России и всего мира".
Современное осмысливание великого открытия Антарктиды нашими соотечественниками приобретает особую значимость и актуальность в наши дни, когда Россия вновь обретает статус великой морской и полярной державы.
Антарктида – потенциальный ресурсный резерв человечества, это территория, где можно добывать минеральное сырье в случае жизненной необходимости. Недра континента содержат значительное количество полезных ископаемых: железной руды, каменного угля. Также там обнаружены следы руд меди, никеля, свинца, цинка, молибдена, встречены горный хрусталь, слюда и графит. Её площадь более 14,4 млн км², из них 1,6 млн км² составляют шельфовые ледники. Антарктида – это до 90% мировых запасов пресной воды.
Наблюдения за климатическими и метеорологическими процессами на континенте показали, что Антарктида является климатообразующим фактором для всей планеты. Изучение ледникового покрова сегодня приносит серьёзные научные результаты, информируя нас о том, какой была Земля сто, тысячу, сотни тысяч лет назад. В ледниковом покрове Антарктиды оказались "записаны" данные о климате и составе атмосферы за последние сто тысяч лет.
IV. Список источников
1. Кравченко Е., Карпий В. Записки летчика Полярной авиации. Год издания: 2006 Издательство: Парад.
2 Песков В. Зимовка Василий Песков Год издания: 1984 Издательство: Советская Россия
3. fian-inform.ru/astrofizika/item/525-sfera-antarktida
4. https://www.nkj.ru/news/28170/
5. ttps://www.rgo.ru/ru/article/znachenie-antarktidy-dlya-rossii-i-mira
6. https://howlingpixel.com/i-ru/Антарктическая_астрономия