Где работают астрофизики. Астроном: особенности «звездной» профессии
В переводе с древнегреческого языка астрономия – это наука, изучающая небесные тела. Еще с древности человечество проявляло интерес к звездам и планетам, их передвижению по небесному пространству. Так возникла профессия астроном.
Развитие астрономии дало человечеству знания, помогающие в ведении хозяйства, в путешествиях. Первым и немаловажным достижением, полученным в результате наблюдения за звездами, является изобретение солнечного и лунного календарей. В Древнем Китае за 2000 лет до нашей эры люди уже могли определять даты солнечных и лунных затмений.
Чем занимается астроном?
На первый взгляд профессия выглядит очень романтично, но на практике все иначе. Наблюдения за небесными объектами занимают лишь малую часть рабочего времени, остальное уходит на обработку данных, полученных в результате наблюдений. В настоящее время работа астронома несколько облегчена современными технологиями. С помощью компьютерных программ рассчитываются траектории небесных объектов, составляются звездные карты.
В астрономии существует несколько направлений: небесная механика, астрофизика, космология, астрономическое приборостроение. На практике астроном сосредотачивается на определенной тематике (будь то изучение галактик, планет или отдельных звезд). В результате такого разделения исследований возникла необходимость в координационных центрах. В рамках всего мира этой задачей занимается Международный астрономический союз.
За последние сто лет специфика работы астронома кардинально изменилась. Уже нет необходимости проводить многочасовые наблюдения за небесными объектами в обсерваториях. Исследователи Вселенной многие часы проводят перед мониторами компьютеров, обрабатывая данные, полученные с космических спутников. Но среди астрономов можно встретить настоящих фанатов своей профессии, которые с легкостью отказываются от комфорта современных офисов ради общения со Вселенной. Поэтому овладеть данной профессией под силу тем, кто жаждет узнать тайны звездного неба.
Выбрав профессию астронома, нужно помнить, что это наука, где результат своей работы сразу не увидишь. Значит, нужно иметь колоссальное терпение. Одним из главных личных качеств астронома должно быть стремление к открытиям. Также необходимо обладать усидчивостью и внимательностью. Профессиональный астроном должен иметь широкий кругозор, обладать аналитическим складом ума, уметь четко, доступно излагать доводы и мысли. Ведь работники науки часто пишут статьи для публикаций в журналах, готовят доклады для научных конференций.
Чтобы добиться успехов в профессии, необходимо также быть специалистом в нескольких науках: физике, математике, биологии, информатике. Как и в любой науке, результаты достижений в астрономии основываются на данных исследований, наблюдений и экспериментов. Хотя, в отличие от других направлений, астрономам эксперимент практически недоступен. В работе помогают современные компьютерные технологии и программы. С их помощью моделируются процессы, недоступные для наблюдения.
Где учится на астронома?
Карьерный рост астронома связан с определенными этапами обучения. Сначала это обучение в университете, затем поступление в аспирантуру, написание кандидатской диссертации, научная работа и т. д. Квалификационный разряд специалиста зависит от полученного научного звания, что непосредственно влияет на размер заработной платы. За успешные научные разработки представители данной профессии получают гранты.
Еще астроном имеет возможность реализовать себя в сфере преподавания. В астрономии существует несколько направлений: астрофизика, космология, физика галактик, звезд, астрономическое приборостроение. Поэтому специалистов можно разделить на три группы: наблюдатели, теоретики и занимающиеся астрономической аппаратурой. Суть работы наблюдателя состоит в разработке методики наблюдений за небесными телами, теоретики анализируют полученные данные, решают научные задачи, а специалисты по аппаратуре работают над созданием новых приборов.
На сегодняшний день профессия не пользуется популярностью, а значит, не является массовой. Стать астрономом возможно, только получив высшее образование. Профильное образование будущие астрономы получают в национальных университетах на механико-математических и физико-математических факультетах.
В последнее время профессия астронома становится все более востребованной, наблюдается астрономический бум. С появлением современных технологий, более мощных оптических телескопов появляются открытия в области астрономии одно за другим. Часть Нобелевских премий, присуждаемых в области физики, напрямую или косвенно связана с астрономией. Профессия астроном для тех, кто любит загадки и тайны, которых у Вселенной неограниченное количество.
В нашей новой рубрике мы находим представителей необычных профессий и задаем им вопросы о жизни, работе и реальности. В первом выпуске говорит астрофизик (и не прикидывайтесь, что знаете, чем он занимается) Алекс Головин, четыре года назад уехавший в Германию созерцать ночное небо.
Часто спрашивают: кто такой астрофизик? Ответ — представитель очень редкой профессии. Астрофизики изучают физические свойства небесных объектов, таких как звёзды, галактики, и пытаются понять, как устроена вселенная, в которой мы живем. То есть это наука на стыке астрономии и физики.
Рабочий день астрофизика может выглядеть совершенно по-разному. Если надо проводить наблюдения, то это, скорее, рабочая ночь, а не день («Наша работа во тьме»). После заката, еще в сумерках, пока светло, он идет на телескоп и подготавливает аппаратуру, потом начинаются наблюдения. Домой наблюдатель уходит уже рано утром.
Самый уникальный момент — когда ты сидишь и видишь, как разгорается звезда, а потом плавно гаснет. То, что происходит прямо сейчас и то, на что никто, кроме тебя, сейчас не смотрит.
Я много занимаюсь наблюдениями за разными вспыхивающими звездами. В 2006-м в Крыму «поймал» редкую вспышку одной звезды, потом по этому объекту много публикаций вышло. И вот, когда ты сидишь и видишь на мониторе график тех наблюдений, которые получаешь прямо сейчас, видишь, как разгорается звезда, а потом плавно гаснет (вся вспышка длится порядка сорока минут) — вот это самый уникальный момент. То есть факт, что ты можешь видеть такой мощный далекий взрыв «в режиме он-лайн». То, что происходит прямо сейчас и то, на что никто, кроме тебя, сейчас не смотрит.
Летом это не так утомительно – ночи короткие. Зимой, в зависимости от географической широты, работаешь намного больше восьми часов, и очень радуешься рассвету. На этом романтика заканчивается и приходит время обработки наблюдений, анализа данных, собственно, исследовательской работы, а затем, если повезет, публикации результатов. Тогда это обычный рабочий день в институте с компьютером.
В детстве зачем-то хотел стать египтологом , но в Украине получить хорошее образование по этой специальности было невозможно. А о том, что можно бы уехать учиться в другую страну тогда не приходилось и мечтать. Если бы не занимался астрофизикой, то, уверен, что занимался бы какой-либо другой наукой. Мне многое интересно и любопытно.
Самое сложное в нашей профессии — объяснить людям, зачем это всё надо
Самое сложное в нашей профессии — объяснить людям, зачем это всё надо , чем мы занимаемся, зачем нужно это финансировать, зачем нужно популяризовать науку. Многим научным сотрудникам кажется, что популяризировать науку — трата времени, «если надо объяснять, то не надо объяснять». Мол, пусть этим занимаются другие. А на следующий день они же жалуются, что астрономия плохо финансируется (заметьте, финансируется из налогов как раз тех людей, которым не объясняют и не рассказывают, какие результаты получают/могут получить в этой области).
После присоединения Крыма к России была национализирована Крымская астрофизическая обсерватория (КрАО) — та, где находится 2.6-метровый телескоп Шайна (раньше это был крупнейший телескоп в Украине). Сюда ездили наблюдать астрономы со всех других украинских обсерваторий. Где они будут проводить наблюдения теперь — непонятно. В Украине сейчас нет телескопов, на которых можно проводить более-менее серьезные наблюдения. И вряд ли будут хорошо финансироваться поездки для наблюдений за рубеж.
С другой стороны, — очень мало журналистов, которые могут грамотно написать о новостях науки . А новостей столько, что об этом бы писать и писать. К сожалению, это проблема, на которую мало обращают внимание. Иногда “Помпиду с Помпадур” путают.
С поверхности Земли получить хорошие данные очень сложно — с таким успехом рыбки на дне океана могут пытаться разглядывать самолёты.
Сейчас вообще очень интересное время для науки. Например, резко увеличилось количество космических телескопов — т.е. тех, которые проводят наблюдения за пределами земной атмосферы. С поверхности Земли получить хорошие данные очень сложно — атмосфера поглощает большую часть излучения, движущиеся потоки воздуха искажают изображение. С таким успехом рыбки на дне океана могут пытаться разглядывать самолеты.
Я уверен, что в ближайшее время будет сделано много открытий и мы станем гораздо чаще удивляться, узнавая что-то новое.
В астро тусовке есть некое внутреннее разграничение. Не знаю, насколько оно распространяется за пределы этой тусовки.
Астрономы - это в основном непосредственно наблюдатели. Их готовят на специальных факультетах. По моим ощущениям, физику они знают плохо, зато обязаны хорошо знать звездную механику и какую-то с этим связанную математику. Они должны знать все детали наблюдений, калибровки приборов, i.e., спектрометров и телескопов и прочую неинтересную (для меня) информацию. В основном они наблюдают какие-то звезды, галактики, скопления, туманности; и на выход дают необработанную или очень слабо обработанную информацию, разбираться в которой уже будут астрофизики.
Среди астрономов есть и инструменталисты , которые разрабатывают, проектируют и сами строят всякие инструменты, типа спектрометров и телескопов, пишут софты и т.д. Этот бранч постепенно становится более специализированным, так как большие миллиардные эксперименты требуют всё-же профессиональных инженеров и программистов. Однако, в частности в области проектов сетей телескопов для нахождения экзопланет, до сих пор есть люди, которые сами буквально своими руками собирают проекты, хард, софт и что-то с этим делают.
Астрофизики бывают как наблюдателями, так и теоретиками.
В отличие от астрономов, астрофизики наблюдатели непосредственно сами наблюдения не делают, а работают уже с полученными данными: как-то их структурируют, обрабатывают и проверяют какие-то свои или не свои теории. Они стоят где-то на грани наблюдений и теории и, в принципе, должны неплохо разбираться и там и там.
Астрофизики теоретики (я интенсивно учусь и работаю, чтобы в будущем иметь право таковым называться), в зависимости от того над чем работают, в основном люди с физическим бэкграундом. По большей части это бэкграунд в физике плазмы или гравитации, реже в физике частиц. Последние в основном занимаются теорией космических лучей. Огромную часть времени теоретики кодят (особенно сейчас) или ждут результатов симуляций:) - это может занять от нескольких дней до недели, в зависимости от перегруженности очереди на суперкомпьютер. С наблюдениями теоретики имеют очень слабое соприкосновение, разве что для того чтобы проверить, проходит ли смоделированный график через точки, полученные наблюдениями.
В целом астрофизики как наблюдатели так и теоретики изучают конкретные объекты, типа галактик, активных ядер, нейтронных звезд и карликов, обычных звезд и т.д. Либо же пытаются описать какие-то определенные физические механизмы, например механизмы ускорения космических лучей или возникновения гамма-всплесков.
Космологи , напротив, мало интересуются конкретными объектами, а в основном их интересуют общие вещи, связанные с общей динамикой Вселенной, её расширением и возникновением (плюс развитием в ранних стадиях), темной энергией и темной материей.
Космологи наблюдатели занимаются примерно тем же, чем астрофизики наблюдатели, только в своём кругу интереса. В основном это обработка данных спектра космического микроволнового фона, линзирование галактик на темной материи, статистика по далёким галактикам, включая image recognition, который автоматизированно помогает обнаруживать эти самые галактики, и так далее.
Теоретики в космологии работают либо над чем-то похожим на астрофизиков, т.е. плазмой в ранних стадиях Вселенной, распространением, диффузией галактик и т.д. Т.е. в основном это тоже какое-нибудь моделирование (), например Millenium Simulation.
Либо, другая часть теоретиков занимается теорией поля, т.е. фактически это специалисты по физике частиц и КТП: это экзотические поля и симметрии, теория возникновения Вселенной (инфляция), теория темной материи и темной энергии и может еще какие-то штуки, которые я пропустил. В целом, это та малая часть астрофизики/космологии, которая не очень-то ей и является, но которую все (не учёные) почему-то знают больше всего.
Вот как-то так. Есть еще сейчас выделяющаяся, популярная сейчас область astroparticle physics , это в основном теория и наблюдения космических лучей, космических нейтрино (эксперимент IceCube), гамма высоких энергий (FERMI/LAT) и т.д. Фактически же, это что-то между астрофизикой и физикой частиц.
Стоит, конечно, отметить, что это разграничение очень смутное, есть много людей, которые работают как в одной, так и в другой группе: начинают карьеру как теоретики, а заканчивают, проектируя CCD для Sloan Digital Sky Survey. При этом, надо тоже понимать, что есть наблюдатели, которые теорию знают гораздо лучше многих теоретиков и наоборот. Поэтому к этому разграничению надо относится чисто символически.
Астрономия представляет собой область научных знаний о развитии и строении космических тел и Вселенной в целом. У многих складывается ошибочное мнение о деятельности астронома: люди считают, что он всего лишь наблюдает за звездным небом.
Но на практике оказывается, что большую часть времени астроном проводит за анализом и сопоставлением полученных данных на основе своего наблюдения. Расскажем, как можно стать астрономом.
Цена на сверхмощный телескоп, считывающий информацию с воздушного пространства, достаточно высока, и такое оборудование есть не во всех обсерваториях. Хотя ни один современный ученый не может обойтись без телескопа, следует иметь очень хорошие навыки работы на компьютере, поскольку организация большинства исследований компьютеризирована.
Как правило, астроном изучает звездное небо лишь несколько дней, на интерпретацию же полученных данных могут уйти месяцы и даже годы. Поэтому человек, желающий получить столь редкую и необычную профессию, должен обладать и такими личностными качествами, как:
- усидчивость;
- терпеливость;
- способность монотонно работать в течение длительного времени;
- нацеленность на долгосрочный результат;
- тяга к научным знаниям и желание постоянно совершенствоваться в области астрономии.
Куда пойти учиться?
Профессию астронома можно получить в технических вузах на механико-математическом или физическом факультете. Поскольку основными предметами для изучения являются математика и физика, то пройти обучение легче абитуриенту с аналитическим складом ума. Гуманитарию осваивать такую науку будет сложнее.
Студенту, желающему стать астрономом, стоит помнить, что на получении только высшего образования его обучение не заканчивается. Так, для дальнейшей работы по профессии необходимо закончить аспирантуру, защитить кандидатскую и в дальнейшем заниматься более глубокой научной работой.
Нужна ли профессия астронома в России?
Если технические ВУЗы нашей страны и готовят специалистов, обеспечивая достойную теоретическую и практическую подготовку, то работать по специальности с материальной точки зрения может быть невыгодно. Зарплата российских астрономов может в разы отличаться от зарплаты их зарубежных коллег.
Астрономия — это наука, которая изучает небесные тела, их движение, строение, а также системы, образованные ими. Это древнейшая область знания: истоки астрономии теряются в глубине веков.
Можно сказать, что она эволюционировала вместе с человечеством. И сегодня астрономия не стоит на месте. Пользуясь новейшими технологиями, ученые постоянно уточняют и дополняют уже сложившиеся теории. Самые громкие открытия последних лет часто бывали связаны с теми явлениями, что изучают астрофизики. На полную мощность используя достижения в области техники, астрономы неизбежно сталкиваются с ограниченностью человеческого разума. Астрофизика — раздел астрономии, пожалуй, чаще других сталкивающийся с фактами, которые пока невозможно объяснить. Ученые, работающие под ее знаменем, пытаясь найти ответы на все более сложные вопросы, тем самым стимулируют технический прогресс. О том, что изучают астрофизики, что им уже удалось узнать и какие загадки Вселенная им предлагает сегодня, и пойдет речь ниже.
Особенности
Астрофизика занимается определением физических характеристик и их взаимодействия. В своих теориях она опирается на знания о законах природы, накопленные наукой в процессе изучения свойств материи на Земле.
Ученые-астрофизики сталкиваются с существенными ограничениями в своей работе. В отличие от коллег, изучающих микромир или макрообъекты в условиях Земли, они не могут проводить эксперименты. Многие из сил, действующих в космосе, проявляют себя лишь на огромном расстоянии или при наличии гигантских по массе и объему объектов. В лаборатории такое взаимодействие не изучишь, поскольку невозможно создать необходимые условия. Общая астрофизика в основном имеет дело с результатами пассивного наблюдения.
В таких условиях трудно себе представить получение данных об объектах. Непосредственного измерения нужных параметров в силу невозможности экспериментов в этом разделе астрономии не существует. В таком случае что изучают астрофизики и на чем основывают свои выводы? Главный источник информации для ученых в подобных условиях — анализ электромагнитных волн, которые излучают небесные тела.
С чего все начиналось
Астрономия — это наука, которая изучает небесные тела с незапамятных времен, однако такой раздел, как астрофизика, был в ней далеко не всегда. Фактически свое становление он начал в 1859 году, когда Г. Кирхгоф и Р. Бунзен по завершении серии экспериментов установили, что любой химический элемент обладает уникальным линейчатым спектром. Это означало, что по спектру небесного тела можно судить о его химическом составе. Так зародился спектральный анализ, а вместе с ним появилась и астрофизика.
Значимость
В 1868 году только что созданный метод сделал возможным обнаружение нового химического элемента - гелия. Его открыли во время наблюдения полного солнечного затмения и изучения хромосферы светила.
Современная астрофизика также во многом базируется на данных Усовершенствованная технология позволяет получать сведения практически обо всех характеристиках небесных тел, а также межзвездного пространства: температуре, составе, поведении атомов, напряжении магнитных полей и так далее.
Невидимое излучение
Существенно расширило возможности астрофизики открытие радиоизлучения. Его регистрация позволила изучать холодный газ, наполняющий межзвездное пространство и испускающий невидимый для глаза свет, а также процессы, протекающие в далеких пульсарах и нейтронных звездах. Огромное значение для всей астрономии имело открытие ставшего подтверждением складывавшейся в это время теории большого взрыва.
Космическая эра подарила астрофизикам новые возможности. Стали доступными ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение, путь к Земле которым преграждает атмосфера. Телескопы, созданные с учетом новых открытий, позволили обнаружить горячий газ в скоплениях галактик, нейтронных звезд, некоторые характеристики черных дыр.
Проблемы астрофизики
Современная наука шагнула далеко вперед по сравнению с тем состоянием, в котором она пребывала в конце 19 века. Сегодня астрофизики пользуются всеми новейшими достижениями в области регистрации электромагнитного излучения и получения на их основе данных об удаленных объектах. Однако нельзя сказать, что этот раздел астрономии абсолютно беспрепятственно движется по пути изучения Вселенной. Условия, складывающиеся в далеком космосе, подчас настолько трудны для регистрации и понимания, что интерпретация полученных данных о тех или иных объектах затруднительна.
В окрестностях черной дыры, недрах нейтронных звезд и их магнитных полях могут проявляться новые физические свойства материи. Невозможность даже приблизительно воспроизвести экстремальные или предельные условия, в которых происходят подобные космические процессы, формирует основные сложности астрофизики.
Модель Вселенной
Одна из важнейших задач современной астрономии — понять, как развивается необъятный космос. На сегодняшний день существует две основные версии: открытая и закрытая Вселенная. Первая подразумевает постоянное и неограниченное расширение. В этой модели расстояние между галактиками только увеличивается, и спустя какое-то время космос станет безжизненной пустыней с редкими островками твердой материи. Другой вариант предполагает, что на смену расширению, которое для большинства является бесспорным фактом, придет фаза сжатия Вселенной. Однозначного ответа на вопрос о том, какая теория верна, пока нет. Более того, появляются открытия, значительно усложняющие понимание будущего Вселенной и вносящие определенный хаос в, казалось бы, стройную картину. К ним относится, например, обнаружение и энергии.
Черные дыры, гамма-всплески
Среди всего того, что изучают астрофизики, есть ряд объектов с особым налетом таинственности. Они также относятся к основным проблемам этого раздела астрономии. В их число входят черные дыры, многие физические процессы в пространстве которых совершенно не изучены, и гамма-всплески. Последние представляют собой выброс огромного количества энергии, импульсы гамма-излучения. Природа их тоже до конца не ясна.
Понимание подобных объектов и явлений может существенно изменить наше представление об устройстве Вселенной и законах космоса. Именно постоянное соприкосновение с тайнами мироздания и делает астрофизику передним краем науки, одновременно высвечивающей ограниченность современных знаний и стимулирующей дальнейшее их развитие. Можно сказать, что этот раздел астрономии стал своеобразным маркером прогресса: каждое открытие знаменует собой победу человеческого разума над еще одной тайной.
