Онлайн-интенсив по олимпиадной астрономии для 9-11 классов. Региональный этап ВсОШ

1. Основные точки на небесной сфере: зенит, надир, полюсы мира. Стороны горизонта, небесный меридиан. Изменение вида звёздного неба в течение суток и в течение года. Суточное движение небесных светил, восход, заход, кульминации. Высота и астрономический азимут светила. Полюс мира, его высота над горизонтом. Истинный и математический горизонт. Горизонтальная рефракция.2. Склонение и часовой угол. Высоты светил в верхней и нижней кульминации для любой точки Земли, незаходящие и невосходящие светила. Угол между линиями небесного экватора и горизонта в точке их пересечения в зависимости от широты места.

Угловые расстояния между небесными объектами. Угловые размеры объекта, их связь с линейными размерами. Общее понятие параллакса. Горизонтальный и годичный параллакс. Парсек, его связь с астрономической единицей и световым годом. Влияние суточного параллакса близких светил на их высоту над горизонтом.

Прямое восхождение светила и звёздное время. Соотношение между звёздными и солнечными сутками. Местное солнечное время. Всемирное время, поясное и декретное время. Часовые пояса и зоны, гражданское (административное) время, линия перемены дат.

Эклиптика, её положение в экваториальной системе координат. Полюса эклиптики, их положение на небе. Гелиоцентрическая система координат в Солнечной системе. Тропики и полярные круги на Земле. Изменение склонения Солнца в течение года, полярный день, полярная ночь. Календарные год, месяц и сутки, их соотношение с тропическим годом, синодическим месяцем и солнечными сутками. Системы различных календарей. Високосный год, юлианский и григорианский календарь.

Закон всемирного тяготения. Ускорение свободного падения и сила тяжести на различных небесных телах. Вес и невесомость. Круговая (первая космическая) и угловая скорость. Период обращения, выражение III закона Кеплера в обобщённой формулировке для круговых орбит. Угловая и линейная скорость планеты относительно Солнца. Синодический и сидерический период планет и Луны. Внутренние и внешние планеты. Конфигурации и условия видимости планет. Линейная скорость планеты относительно Земли. Петлеобразное движение планет, геоцентрическая угловая скорость планеты на небе в момент основных конфигураций.

Линзы и зеркала, простейшие оптические схемы телескопов — рефракторов и рефлекторов. Построение изображений, фокусное расстояние. Угловое увеличение, масштаб изображения, разрешающая способность телескопа. Выходной зрачок, равнозрачковое увеличение. Вид различных небесных объектов в телескоп. Ограничения разрешающей способности телескопа (качественно). Представление о приемниках излучения (глаз, фотоплёнка, ПЗС-матрица). Некоторые виды монтировок (альт-азимутальная, экваториальная).

1. Понятие о дифракции. Дифракционное ограничение разрешающей способности телескопа. Относительное отверстие телескопа, его проницающая способность. Видимый блеск точечных и протяжённых источников при наблюдении в телескоп. Фон ночного неба.2. Равнозрачковое увеличение телескопа. Фотоаппараты. Диафрагма, время экспозиции. ПЗС-матрицы, строение и принципы работы. Отношение сигнал/шум. Аберрации оптики.

Понятия мощности излучения (светимости), энергетического потока излучения, плотности потока излучения, освёщенности. Закон обратных квадратов. Видимая звёздная величина. Формула Погсона. Видимые звёздные величины наиболее ярких звёзд и планет. Поверхностная яркость, её независимость от расстояния, звёздная величина фона ночного неба.

Закон Стефана–Больцмана. Эффективная температура и радиус звезды. Светимость звезды и освещённость от неё, связь с абсолютной и видимой звёздной величиной. Сферическое и геометрическое альбедо. Зона обитаемости. Качественное понятие о парниковом эффекте. Движение экзопланет вокруг звёзд для случая круговых орбит. Транзиты экзопланет, их временные и фотометрические свойства, условия наблюдения.

Эффект Доплера. Лучевая и трансверсальная скорость звезды. Собственное движение и параллакс звезды. Движение двух тел сопоставимой массы для случая круговых орбит. Центр масс. Обобщенный III закон Кеплера для кругового движения. Затменные переменные звёзды, главный и вторичный минимум, их глубина и длительность.

Представление о строении нашей Галактики. Движение Солнца в Галактике. Характеристики и наблюдаемые свойства рассеянных и шаровых звёздных скоплений и входящих в них звёзд. Расположение скоплений на небе. Метод группового параллакса определения расстояний до скоплений.

Эллипс, его характеристики — большая и малая оси, эксцентриситет. Три закона Кеплера для случая большой центральной массы. Потенциальная энергия взаимодействия точечных масс. Импульс и момент импульса. Перицентр и апоцентр, скорость движения в этих точках. Параболическая (вторая космическая) скорость.

Геоцентрическая и гелиоцентрическая скорость. Метеорные потоки, радианты. Межпланетные перелеты по траектории Цандера–Гомана. Великие противостояния Марса. Фаза произвольного освещённого шара, равенство линейной и площадной фазы. Изменение видимой яркости планет и комет по ходу их движения для случая эллиптических орбит с учётом фазы. Движение спутников планет. Третья космическая скорость, гравитационная связанность системы.

Распространение законов Кеплера на случай произвольных масс. Обобщённый III закон Кеплера для эллиптического движения. Приведённая масса. Доплеровский метод открытия и анализа двойных систем и экзопланет.

Квантово-механическая модель атома. Понятие об энергетических уровнях электронов. Квантовые и волновые свойства света. Фотоны, фотоэффект. Энергия и импульс квантов, связь с частотой и длиной волны. Давление света. Эффект Пойнтинга–Робертсона.

1. Спектр излучения. Понятие спектральной линии излучения и поглощения, линейчатый и непрерывный спектр. Спектр атома водорода и водородоподобных ионов. Виды задания спектра (как функции частоты или длины волны).2. Характерный вид спектра излучения абсолютно чёрного тела. Закон смещения Вина. Фотометрическая система UBVRI, показатели цвета. Цветовая температура. Болометрическая звёздная величина, болометрическая поправка. Потемнение дисков звёзд к краю.

Спектральные классы звёзд, их связь с эффективной температурой. Классы светимости звёзд (сверхгиганты, гиганты, карлики). Диаграммы «спектр-светимость» и «цвет-светимость» (Герцшпрунга–Рассела), главная последовательность. Соотно- шение «масса-светимость» для звёзд главной последовательности.

Звездообразование, его области в Галактике. Масса Джинса. Типы звёздного населения в галактиках. Стадия главной последовательности. Стадия красного гиганта, синтез тяжёлых элементов в ядре. Равновесие и перенос энергии в звёздах. Эволюционные треки маломассивных и массивных звёзд на диаграмме Герцшпрунга–Рассела, вид этой диаграммы для звёздных скоплений, определение их возраста по положению «точки поворота». Белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры. Пределы Чандрасекара, Оппенгеймера–Волкова. Гравитационный радиус.

Классификация и наблюдательные свойства галактик. Местная группа галактик. Типы звёздного населения. Сверхмассивные чёрные дыры в галактиках, активные ядра галактик, квазары. Закон Хаббла, красное смещение.