Картина природа: Купить картину Природа на холсте по выгодной цене

Содержание

Васнецова, Клодта, Саврасова, Рериха, Айвазовского и других.

Публикации раздела Музеи

Приглашаем вас в «художественное» путешествие по 10 природным зонам России, изображенным на пейзажах живописцев.

Арктическая Пустыня

Александр Борисов. Весенняя полярная ночь. 1897. Третьяковская галерея

Картина «Весенняя полярная ночь» была приобретена Павлом Третьяковым для галереи прямо с выставки, а вместе с ней — еще около 60 картин и этюдов Александра Борисова, вдохновленного путешествиями по Новой Земле. Картины были действительно уникальными: зиму художники писали и раньше, но до Борисова никто из художников не отправлялся с этюдниками так далеко на север. В путевых заметках художник-первооткрыватель описывает трудности, с которыми ему пришлось столкнуться в путешествии. Да и книгу воспоминаний он назвал соответствующе — «В стране холода и смерти». И тем не менее север настолько очаровал Борисова, что ничего другого он больше не писал. Пейзажи он увековечивал на холстах, а современников-живописцев — на карте. Ледник Третьякова, мысы Куинджи и Шишкина, Крамского и Васнецова, Верещагина и Репина появились на карте Новой Земли после экспедиций Александра Борисова.

Тундра

Александр Борисов. На Мурмане близ гавани. 1896. Третьяковская галерея

На полотнах Александра Борисова — бесконечные снежные равнины и скупые солнечные лучи. Несмотря на замерзающие пальцы, густеющие от мороза краски и ломающиеся кисти, художник проводил за холстом долгие часы, чтобы передать вкрадчивую красоту местных пейзажей и едва уловимые нюансы света. Самая низкая температура, при которой довелось писать живописцу, — минус 39 °С.

«Это все превосходные и верные, как зеркало, картинки, строго нарисованные и необыкновенно правдиво написанные. В них ярко выразилась любовь этого русского Нансена к черной воде океана с белыми льдинами, свежесть и глубина северных тонов, то мрачных, то озаренных резким светом низкого солнца. Горы, наполовину покрытые снегом во время самого жаркого лета, берега, дали, лодки, самоеды в оленьих шкурах — всё это дышит у него особенной красотой Ледовитого океана и производит впечатление живой правды».

Лесотундра

Василий Переплетчиков. Михайловское озеро Архангельской губернии после дождя. 1907. Ставропольский краевой музей изобразительных искусств

Василий Переплетчиков — еще один художник, влюбившийся в неласковую северную природу. Свои первые работы он писал на Волге, в них чувствовалось влияние мэтров-пейзажистов Ивана Шишкина и Исаака Левитана. Именно в путешествиях по Архангельской губернии Переплетчиков нашел главные темы своих картин и обрел самобытный почерк. На протяжении 12 лет художник отправлялся в длительные поездки, как он сам говорил, «опять к Ледовитому океану, к большим сильным людям». Современники с большим интересом следили за работой Переплетчикова и называли его «восторженным певцом дальнего Севера».

«Природа суровая и величавая, полная жуткой прелести и неразгаданной тайны. Солнце в этой стране светит целый день, так что теряешь в конце концов представление о времени. Не то день, не то ночь. В безбрежном океане мерещатся миражи, чудятся допотопные животные, и в душу невольно заползает мистический ужас».

Тайга

Аполлинарий Васнецов. Тайга на Урале. Синяя гора. 1891. Третьяковская галерея

Аполлинария Васнецова называют мастером эпического пейзажа. В поисках необычной натуры живописец много путешествовал по Украине, Крыму, Кавказу, Италии и Швейцарии. Но по-настоящему его воображение увлекла суровая природа Урала и Сибири. «Художник, который пишет по впечатлению», как называл Васнецова Константин Коровин, создавал по этюдам собирательный былинный образ. Природа в его картинах становилась более таинственной и величественной, чем в реальности. Чем дольше присматриваешься к картине, тем больше укрепляется ощущение, что из таежной чащи вот-вот появится Иван-царевич на Сером волке с картины Виктора Васнецова, старшего брата Аполлинария Васнецова.

«Характер Урала и его природа очень мне напоминали Вятский край: те же хвойные леса, увалы, только грандиозных размеров, а леса — щетина тайги по хребтам гор, вместо одиночек елей — гигантские кедры. Потому-то, вероятно, я несколько лет и делал, что писал уральские пейзажи».

Лес

Андрей Шильдер. Березовый лес. 1908. Ставропольский краевой музей изобразительных искусств

В реальности пейзажа, изображенного на картине, не существовало. Андрей Шильдер, как и другие представители питерского лагеря пейзажистов, свои картины придумывал, а не писал с натуры. Художник хранил целые альбомы с зарисовками деревьев, а потом компоновал их под каждую новую картину. Сейчас «Березовый лес» находится в собрании Ставропольского краевого музея изобразительных искусств.

Лесостепь

Михаил Клодт. Волга под Симбирском. 1881. Иркутский областной художественный музей им. В.П. Сукачева

Михаила Клодта часто называют мастером лирического пейзажа. Художник бывал в Швейцарии и Франции, но ни заграничная природа, ни европейская школа живописи его не заинтересовали. Расцвет творчества Михаила Клодта случился после возвращения в Россию, когда он увлекся сельскими пейзажами. Картина «Волга под Симбирском» написана художником в то время, когда он оставил Товарищество передвижников и отправился путешествовать по стране. Сейчас картина находится в собрании Иркутского областного художественного музея им. В.П. Сукачева.

«Клодт ищет только схватить русскую природу во всей ее неказистости, без всякой претензии на парад и золотом шитый мундир, без чего другие пейзажисты не представляют себе природу. Но зато сколько истинного, глубокого наслаждения приносят его правдивые картины».

Степь

Алексей Саврасов. Степь днем. 1852. Русский музей

В 1849 году начинающий художник Алексей Саврасов отправился за вдохновением на Юг России. Бескрайние степные просторы и высокое прозрачное небо поразили его воображение. Вернувшись, он написал серию пейзажей, и критики заговорили о нем как о надежде русского искусства. Одной из ключевых работ этого времени стала картина «Степь днем», где степь предстает расстилающимся до горизонта пространством, наполненным мягким золотистым светом. Сейчас она хранится в Русском музее.

«С Саврасова появилась лирика в живописи пейзажа и безграничная любовь к своей родной земле… и эта его несомненная заслуга никогда не будет забыта в области русского художества».

Полупустыня

Константин Богаевский. Старая Феодосия. 1924. Феодосийский музей древностей

Константин Богаевский много времени уделял изучению истории и даже создал особый жанр «археологического», или исторического, пейзажа. Чаще всего в его картинах возникал образ древней Киммерии, воплощенный в видах родной Феодосии. Генуэзская крепость на картинах художника — не просто символ города, но и образ, соединяющий старинный город Кафа с Феодосией XX века.

«Точно так же исторический пейзаж стремится стать историческим портретом земли. Лицо земли складывается геологически, так же, как человеческое лицо — анатомически, и точно так же определяется морщинами, шрамами и ранами, оставленными на нем стихиями и людьми: знаками мгновений. В этом — смысл Исторического Пейзажа».

Пустыня

Николай Рерих. Корабль пустыни (Одинокий путник). 1935–1936. Международный центр-музей им. Н.К. Рериха

Николай Рерих — не просто художник, он философ и путешественник. Его пейзажи — удивительный пример мистического реализма, когда вполне привычные предметы обретают глубинное символичное значение. Виды пустыни художник пишет во время научной экспедиции, совмещая работу исследователя с написанием картин и созданием философских очерков.

«Н.К. Рерих был подвижником культуры всемирного масштаба. Он поднял над планетой Знамя Мира, Знамя Культуры, тем самым указав человечеству восходящий путь совершенствования».

Субтропики

Иван Айвазовский. Вечер в Крыму. Ялта. 1848. Феодосийская картинная галерея им. И.К. Айвазовского

Художник Иван Айвазовский выбрал для себя три ведущие темы: изображение морской стихии, исторических баталий и крымских пейзажей. Крымская природа привлекала художника своей переменчивостью. Уловить ее ускользающие оттенки так же непросто, как и запечатлеть сменяющие друг друга морские волны. На картине «Вечер в Крыму. Ялта» художник сумел передать блики закатного солнца. Звучные лилово-розовые тона на дальнем плане бледнеют в тени скал. Пройдет еще несколько минут, солнце опустится в море — и цветовая гамма преобразится.

«…Айвазовский, кто бы и что ни говорил, есть звезда первой величины во всяком случае и не только у нас, а в истории искусства вообще».

Теги:

ПейзажРеализмЖивописьПубликации раздела Музеи

Красивые картины природы в Украине. Цены на красивые картины природы на Prom.ua

Модульная картина Природа Красивое дерево на Рассвете Art-217_XXL

На складе

Доставка по Украине

2 299 грн

1 799 грн

Купить

Интернет-магазин модульных картин «Art Dekors»

Модульная картина большая в гостиную / спальню для интерьера Красивые водопады 80×125 см MK50123

На складе

Доставка по Украине

1 490 грн

894 грн

Купить

Красивая картина на холсте с пейзажем «Величественная природа»

Под заказ

Доставка по Украине

от 910 грн

Купить

Queen Print Shop — печатаем все!

Картина на холсте Горы, красивое небо 20х40

На складе в г. Харьков

Доставка по Украине

от 202 грн

Купить

Premium Holst

Картина на холсте Замок, мост, рассвет 20х40

На складе в г. Харьков

Доставка по Украине

от 202 грн

Купить

Premium Holst

Картина на холсте Осень парк 20х40

На складе в г. Харьков

Доставка по Украине

от 202 грн

Купить

Premium Holst

Картина на холсте Горы, закат, дорога 30х40

На складе в г. Харьков

Доставка по Украине

от 253 грн

Купить

Premium Holst

Картина на холсте Море, океан, волна, рассвет, туман, маяк 30х40

На складе в г. Харьков

Доставка по Украине

от 253 грн

Купить

Premium Holst

Модульная картина природа красивый пейзаж море италия

Доставка по Украине

1 753 грн

Купить

Уютный Дом — yut. in.ua

Картина модульная Природа Красивый пейзаж Поле пшеницы Маки 90х60 из 3х частей

Доставка из г. Черкассы

по 1 314.75 грн

от 2 продавцов

1 753 грн

1 314.75 грн

Купить

РА Витрина

Картина модульная печать на холсте Природа Красивый пейзаж Горы Горная долина Горная река 90х60 из 3х частей

Доставка из г. Черкассы

по 1 314.75 грн

от 2 продавцов

1 753 грн

1 314.75 грн

Купить

РА Витрина

Пейзаж «Сосны лесная река», красивая картина из янтаря удачный подарок

Доставка по Украине

2 100 грн

Купить

Магазин подарков «СУВЕНИРЫ»

Пейзаж «Лесное озеро», большая красивая картина из янтаря удачный подарок

Доставка по Украине

4 150 грн

Купить

Магазин подарков «СУВЕНИРЫ»

Красивая интерьерная картина на холсте различных размеров «Тропики»

Под заказ

Доставка по Украине

от 910 грн

Купить

Queen Print Shop — печатаем все!

Картина пейзаж из янтаря » Красивый лес»

Под заказ

Доставка по Украине

от 750 грн

Купить

Рельеф Янтарь

Смотрите также

Go Красивая картина раскраска по номерам цифрам Art Craft «Гармония с природой» 40*50 см 10537-AC живопись

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

294 грн

228 грн

Купить

Интернет-магазин GiftOne

Алмазная вышивка Картина стразами 5D Красивый закат 30х40 см Полная выкладка Круглые камни

На складе в г. Николаев

Доставка по Украине

360 грн

Купить

Хобби Маркет

Картина на холсте Море, океан, волна, рассвет, облака, красивое небо 30х40

На складе в г. Харьков

Доставка по Украине

от 253 грн

Купить

Premium Holst

Оригинальный настенный декор картина печать на холсте Природа Красивый пейзаж Дерево Осень Желтые листья 90х60

Доставка из г. Черкассы

по 1 314.75 грн

от 2 продавцов

1 753 грн

1 314.75 грн

Купить

РА Витрина

Картина модульная фотопечать на холсте Красивый пейзаж Город над водой Голландия 90х60 из 3х частей

Доставка из г. Черкассы

по 1 314.75 грн

от 2 продавцов

1 753 грн

1 314. 75 грн

Купить

РА Витрина

Картина модульная печать на холсте Репродукция Красивый пейзаж, Море 100х70

Доставка из г. Черкассы

по 1 560 грн

от 2 продавцов

2 080 грн

1 560 грн

Купить

РА Витрина

Al Красивая картина раскраска по номерам цифрам Art Craft «Гармония с природой» 40*50 см 10537-AC живопись

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

294 грн

226 грн

Купить

Интернет-магазин AntiLoop

Панорамная красивая картина «Пейзаж Тосканы»

Под заказ

Доставка по Украине

670 грн

Купить

Queen Print Shop — печатаем все!

Картина на холсте Облака, закат, дорога, горы 20х40

На складе в г. Харьков

Доставка по Украине

от 202 грн

Купить

Premium Holst

Lb Красивая картина раскраска по номерам цифрам Art Craft «Гармония с природой» 40*50 см 10537-AC живопись

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

294 грн

231 грн

Купить

Интернет-магазин LevelBox

Картина на холсте Море, океан, волна, закат 20х40

На складе в г. Харьков

Доставка по Украине

от 202 грн

Купить

Premium Holst

Go Красивая картина раскраска по номерам цифрам Art Craft «Старейшина парка» 40*50 см 10528-AC живопись

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

248 грн

193 грн

Купить

Интернет-магазин GiftOne

Go Красивая картина раскраска по номерам цифрам Art Craft «Ночной парк» 40х50 см 10585-AC живопись рисование

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

294 грн

228 грн

Купить

Интернет-магазин GiftOne

Go Красивая картина раскраска по номерам цифрам Art Craft «Бабочки Монархи» 40х50 см 10573-AC живопись

На складе в г. Киев

Доставка по Украине

294 грн

228 грн

Купить

Интернет-магазин GiftOne

красота и величие родной земли.

Фото пейзажей знаменитых мастеров живописи — Шишкина, Левитана, Нестерова, Куинджи, Айвазовского и других

183959

… Величественной
… Бескрайней
… Радостной
… Задумчивой
… Печальной
… Таинственной
… Сказочной
… Легендарной
… Грозной
… Непокорной
… Умиротворённой

Картины русских художников о природе — драгоценный ларец в мировой сокровищнице живописи. Россия дала планете плеяду великих пейзажистов. Всемирно известны имена Ивана Ивановича Шишкина, Исаака Ильича Левитана, Ивана Константиновича Айвазовского, Архипа Ивановича Куинджи, Виктора Михайловича Васнецова и многих других мастеров, запечатлевших в своих произведениях бескрайние просторы и укромные уголки Родины. Эти картины великих русских художников отображают природу через призму творческого взгляда, передавая чувства и настроение.

Картины знаменитых русских художников о природе раскрывают многоликую красоту огромной России.

Мы видим на них прозрачные берёзовые рощи и суровую тайгу, сдержанную поэзию северных земель и сочные краски южных краёв, разливы рек и буйство морей, таинственную глубину омутов и затерянные лесные тропинки. Зимние снега, весенняя оттепель, солнечный летний жар, осенняя печаль — всё это есть в работах мастеров-пейзажистов.

Картин известных русских художников о природе так много, что ими можно наполнить огромный музей. Можно назвать десятки работ мирового значения, ставших хрестоматийными, и часами рассматривать сотни других шедевров, не чувствуя пресыщения.

У каждого великого живописца — свой почерк, поэтому пейзажи у них так разнообразны и оригинальны:

кто-то выхватывал из реальности очаровательные природные уголки и наполнял пейзажи лиризмом;

кто-то создавал эпические панорамы;
кто-то передавал трепетание лёгкого ветерка или сияние радуги в небесах;
а кого-то привлекали штормы и бури.

Давайте же взглянем, как поэтическая красота русской земли отражена в пейзажах великих живописцев. Какой видели русскую природу люди, осенённые божьей искрой чудесного таланта?

… Величественной

Пожалуй, лучше всех могучую мощь и торжественное величие русской природы передавал в своих картинах Иван Шишкин.

Но что удивительно: в его работах нет тяжёлого пафоса, они светлы и легки. Глядя на пейзажи Шишкина, ощущаешь чувство трепетного преклонения перед удивительной красотой.

Рисуя могучие деревья и колосящиеся нивы, Шишкин не забывал прописать листок, былинку, колосок. Для его творчества характерны монументальность и способность передать грандиозное, сочетающиеся с вниманием к каждой травинке.

… Бескрайней

Россия — это огромные просторы, бесконечное раздолье лугов, уходящие за горизонт поля, длинные ленты великих рек.

У многих мастеров-пейзажистов отражён этот размах, подобный размаху русской души. Например, именно такие акценты доминируют в творчестве Архипа Куинджи.

В похожей лаконичной манере, с выразительнейшими световыми акцентами, выполнена картина «Притихло» Николая Никаноровича Дубовского. Огромный облачный фронт движется над гладью Балтийского моря.

А это «Санный путь», который торит крестьянин по снежным просторам Руси.

Эпичны и необозримы просторы России у Михаила Константиновича Клодта.

Даже когда другие художники-пейзажисты писали нежные берёзки, у него рождалась монументальная «Берёзовая аллея». Это ощущение пейзажисту удавалось передавать и в изображении сельской жизни.

Далёкие дали часто становились фоном для картин Михаила Васильевича Нестерова.

Даже свой автопортрет, созданный в постимпрессионистской и даже несколько фовической манере, Нестеров написал на фоне безбрежной родной земли.

… Радостной

Ноты радостного восторга звучат во множестве пейзажей, на которых русская природа предстаёт то заснеженной, то пробуждающейся, то залитой летним солнцем, то одетой в драгоценные наряды осени.

… Задумчивой

Нередко природа на картинах великих мастеров затихает, становится задумчивой, лиричной. В воздухе разливается нежная грусть.

Поразительная способность тонко передавать это настроение была у Исаака Левитана. В его произведениях разлита чарующая тишина, им свойственен тонкий лиризм и музыкальность.

… Печальной

Бывают природные виды Руси и печальны. По-лермонтовски одинока сосна у Шишкина.

Чувство щемящего одиночества вызывает уходящая к горизонту «Владимирка» Левитана.

Оголился лес и одиноко грустит забытая лодочка у Ивана Августовича Вельца.

Без прикрас предстаёт природа в работах Алексея Кондратьевича Саврасова.

«Зимняя дорога» далеко не белоснежна, палитра у «Рыбаков на Волге» сурова, и даже «Ранняя Весна. Оттепель» пасмурна. Но отчего-то все эти виды прекрасны, а банальная слякоть вызывает чувство обновления и надежды.

… Таинственной

А в некоторых шедеврах заключена тайна. Что спрятано в тёмной глубине омута? Куда бежит лесная тропинка? Что там, в густой лесной чаще?

… Сказочной

Иногда пейзажи открывают двери в сказочный мир. Легенды и сказки — главная тема творчества художника-романтика Виктор Михайлович Васнецова.

Везде у него — в «Алёнушке», «Иване-царевиче на Сером Волке», «Витязе на распутье» или «Ковре-самолёте» — ландшафт является частью фольклорной картины мира.

А иногда у живописцев сказка вторгается в реальность, делая её волшебной.

Так преображает мир волшебница-зима у Николая Дубовского.

… Легендарной

Порой к сказочности добавляется звучное крещендо легенды. Например, в «Трёх богатырях» Виктора Васнецова или в «Поединке Пересвета с Челубеем на Куликовом поле» Михаила Ивановича Авилова природа подчёркивает неизбывные силы народных героев.

… Грозной

Штормовые порывы грозны и прекрасны, вздымающиеся волны и гнев стихии вселяют в душу трепет и восторг. Таково Чёрное море у выдающегося мариниста Ивана Айвазовского.

… Непокорной

Человек — песчинка у ног мироздания. Как ему совладать с непокорной стихией? Суровы моря, тайга и горные склоны. Но человек бросает им вызов. Этот мотив с исключительной силой передан на картине Николая Егоровича Сверчкова «Тройка зимой».

… Умиротворённой

Но природа умеет быть и тихой, дремлющей, умиротворённой.

Разливается вместе с красками заката неслышимая нежная мелодия, призывая замереть и прислушаться.

Часто, глядя на выдающиеся произведения пейзажистов, мы ощущаем философское настроение и чувствуем светлое спокойствие, разлитое над просторами есенинской Руси.

Русские пейзажи — бессмертная классика, которой стремятся обладать коллекционеры всего мира. Возможно, рассматривая картины с природными видами России на сайте VeryImportantLot, и вы захотите приобрести для своего дома кусочек берёзовой рощи или величественной дубравы. Следите за текущими аукционами онлайн-платформы: на них регулярно появляются лоты, интересующие коллекционеров живописи. Не исключено, что в один прекрасный момент здесь может появиться шедевр, который станет гордостью вашей коллекции.

Добавить фото

Вы можете отправить одновременно до 4 фотографий

Больше новостей

Экспрессионизм в интерьере — стиль свободных и юных

«Синий всадник» — высшая точка немецкого экспрессионизма

Любимая кукла британской королевы

Мортон Уэйн Тибо — знаменитый американец, который мастерски писал «вкусные картины» к огромному удовольствию поклонников

Картина «Портрет Н. А. Некрасова» Константина Маковского — великий поэт на фоне родной природы

Кришна Редди — индийский гравер, скульптор и учитель

Филигрань — ювелирное искусство создания уникальных узоров из тончайших нитей

Заха Хадид — архитектура будущего: биография и самые известные проекты

Фирма Лорие — серебро в стиле ар-нуво

Реставрация картины Ван Дейка преподнесла несколько неожиданных сюрпризов

441 пейзажей-картин известных художников (летних, зимних), красивая живопись природы, жанр рисунков

Пейзаж — это жанр изобразительного искусства, где главным объектом картины становится живописный вид. Это могут быть сцены полей, лесов, гористой местности, морского побережья. Также к пейзажной живописи относится городской ландшафт, изображения поверхностей других планет и фантазийной природы. Если на полотнах и есть люди, то они выступают второстепенными элементами композиции. Главная же роль отводится природному миру.

1 / 13

Виды пейзажей
Пейзажи по временам года

Стили пейзажей
История возникновения жанра
Пейзаж в России
Используемые материалы
Известные зарубежные пейзажисты
Известные русские пейзажисты
Шедевры пейзажей

Виды пейзажей

У каждого мастера есть неповторимый стиль написания, но существует несколько видов классификации ландшафтной живописи в зависимости от изображенной местности.

Пейзажи бывают:

сельскими,
морскими,
природными,
урбанистическими,
парковыми,
архитектурными,
индустриальными.

Сельский пейзаж

1 / 11

Привлекал многих известных живописцев, вдохновляемых простотой деревенского быта. Художники изображали повседневную жизнь, бескрайние поля, домашних животных, нехитрый крестьянский быт. Яркий представитель деревенского пейзажа — произведение русского живописца Алексея Саврасова «Грачи прилетели».

Маринизм

Как отдельное направление искусства возник еще в эпоху Ренессанса и был особенно популярен в Голландии. Художники любили изображать огромные волны, бьющиеся о скалы, передавая бурю страстей. Из русских маринистов наиболее известен Иван Айвазовский, написавший «Буря на море ночью».

Природный пейзаж

Характеризуется изображением лесов, полей, гор в разное время года. Красоту окружающего мира использовали в своих произведениях многие профессионалы. Один из наиболее запоминающихся художников, увлекающихся природным жанром, — Иван Шишкин. Картины великого мастера можно рассматривать бесконечно, настолько детально прорисована каждая веточка, колосок, травинка. Полотно «Утро в сосновом бору», которое находится в Третьяковской галерее, известно во всем мире.

Урбанистические пейзажи

Написаны в городской черте. Это могут быть интересные здания, тротуары, кафе, площади. Произведения урбанистов со временем приобретают и историческую ценность. По картинам можно узнать, как выглядели улицы старинных городов. Ярким примером урбанизации служит полотно Константина Коровина «Ночной Париж».

Парковый пейзаж

Возвеличивает красоту природы и архитектурных сооружений садов, скверов. Пример таких картин — «Царскосельский парк» Андрея Мартынова.

Архитектурный пейзаж

К ней относятся произведения, изображающие различные строения: храмы, мосты, небоскребы, старинные здания. Основателем считается голландец Ганс Вредеман де Врис. Самое известное произведение художника «Дворцовая архитектура с прогуливающимися».

Индустриальный пейзаж

Относительно новый вид пейзажа. Особенно много индустриалов появилось в годы советской власти. Заводы, фабрики, электростанции, крупные стройки стали объектом вдохновения многих живописцев во времена социализма. Но и в западном искусстве можно найти картины известных пейзажистов, выполненных в индустриальном стиле. Такой пример —произведение Клода Моне «Угольщики».

Пейзажи по временам года

В ландшафтной живописи особенно заметна смена времен года. Художники изображают просыпающуюся природу весной, цветущие красоты лета, увядание осени, заснеженную белизну зимы.

Больше всего живописцы любят писать осенние пейзажи с буйством ярких красок. Одним из самых известных изображений листопада является шедевр Исаака Левитана «Золотая осень».

Зимние пейзажи характеризуются монохромностью с преобладанием белых и голубых оттенков. Мастера отображают в своих творениях заснеженные леса, поля, городские улицы. Несмотря на преобладание светлых тонов каждая из картин зимнего пейзажа отличается неповторимым колоритом и сочностью красок, приводящих к умиротворению. Например, на полотне Никифора Крылова «Русская зима» изображена сценка из деревенской жизни на фоне белой равнины с виднеющейся вдали полосой леса.

Весенняя природа на картинах пейзажистов отличается обилием голубого цвета. Изображение ярко-лазурного неба на фоне расцветающих деревьев — излюбленный прием импрессионистов, что можно наблюдать в работе Винсента Ван Гога «Фруктовый сад в цвету».

Летний пейзаж поражает зрителя разнообразием палитры. Сочно-зеленые травы и листья, яркие цветущие растения, насыщенные оттенки плодов, обилие солнечных бликов, небесная голубизна — все эти тона умело сочетают пейзажисты в одном произведении, что особенно заметно в полотне Клода Моне «Скала в Дьеппе».

Стили пейзажей

Ландшафтная живопись также делится на категории по стилю написания картин. Каждое направление характеризуется уникальными элементами, которые достигаются использованием специальных техник нанесения красок, игрой цвета, применением дополнительных материалов, искажением проекции.

Реализм

Многие пейзажисты работают в реалистичном стиле. Красота природы настолько совершенна, что достаточно мастерски запечатлеть ее на холсте до последнего листочка. При этом даже появление фотографии не уменьшило популярность реализма в изобразительном искусстве. Только настоящие мастера могут так красиво перенести на холст окружающий мир, что на картине природа будет выглядеть более восхитительно, чем в реальности.

Настоящим мастером, работавшим в стиле реализма, считается Иван Шишкин. Он с такой тщательной точностью выписывал каждую былинку, что был прозван фотографом. Зато благодаря бессмертным творениям мастера можно любоваться первозданной красотой природы прошлого, как на картине «Рожь».

Импрессионизм

Это самый узнаваемый стиль пейзажной живописи.

Новое течение в изобразительном искусстве появилось во второй половине XIX века во Франции, когда художники решили писать картины природы на пленэре без студийной доработки.

Большой вклад в популяризацию импрессионизма внес Ван Гог, который увлекся новой техникой написания. При этом автор придумал свой способ нанесения краски на холст густыми мазками, который используется многими мастерами живописи и сейчас. Одно из самых известных полотен Ван Гога «Вид на Арль с ирисами» написано в ставшей уже классической технике импрессионизма.

Абстракционизм

Это относительно новое художественное течение, появившееся в начале XX века. Абстракционизм — полная противоположность реализма, он искажает предметы до неузнаваемости. Художник своим произведением делает вызов обществу. Далеко не каждый способен понять концептуальное искусство, и абстракция в живописи долгое время не находила отклика в обществе.

Основателем абстракционизма считается Василий Кандинский, которого вдохновили на создание нового направления произведения Клода Моне. Долгое время автор не находил своих почитателей. Теперь же полотна Василия Кандинского уходят на аукционах за баснословные суммы. Так, абстракция «Марнау. Пейзаж с зеленым домом» была продана более чем за 40 миллионов долларов.

Новое направление в изобразительном искусстве привлекло и Каземира Малевича, который работал в то время в стиле импрессионизм. Художник взял за основу принцип абстракционизма, соединил с кубизмом и создал свое течение — супрематизм. Это можно наблюдать в «Утро после грозы».

Сюрреализм

Творческое течение характеризуется большим, чем определенная техника нанесения красок, использование проекций, игра со светом. В сюрреализме особенно ярко проявляется внутренний духовный мир автора, доставая на поверхность глубинные мысли разума. Ярким представителем сюрреалистического направления является Сальвадор Дали. «Постоянство памяти» можно рассматривать бесконечно и каждый раз находить новый смысл.

Пейзажи, выполненные в стиле сюрреализма, отражают сверхъестественные неуловимые образы снов, мифов, фантазий. В произведениях часто отсутствуют узнаваемые геологические элементы, такие как горы, реки, впадины.

Изображения противоречат традиционным представлениям о пейзажном жанре и предполагают, что внутренний мир за пределами нашего тела важнее и подлежит изучению. Это особенно заметно в картине известного сюрреалиста Марка Эрнста «Превращение огня».

История возникновения жанра

В России слово «пейзаж» было заимствовано из французского языка. Paysage означает «сельские виды». Но и для Франции это слово не исконно родное, а образовано от латинских: pays, что означает «местность», и суффикса pagus — «сельская жизнь».

Живописцы пишут пейзажи с древних времен. Греки и римляне создавали настенные изображения с природой, навеянной мифами. Но в те времена нельзя было выделить жанр пейзаж в отдельный вид искусства, так как основной акцент уделялся не природе, а сюжету. После падения Римской империи живопись пришла в упадок, и картины пейзажей воспринимались как декорации для религиозных сцен.

Только в середине XVI века художники стали проявлять интерес к природному миру. В эпоху Ренессанса классификационная система, созданная великими европейскими академиями, выделяла 5 основных жанров изобразительного искусства по иерархии:

Историческая живопись.
Портрет.
Сцены повседневной жизни.
Пейзаж.
Натюрморт.

Хотя пейзажные картины и стояли на одной из низших ступеней иерархической лестницы, все чаще живописцы эпохи Возрождения стали писать произведения, где главным элементом были красивые природные виды.

Пейзаж в России

В отечественной живописи к ландшафтному искусству всегда был большой интерес. Художники не могли не замечать красоты окружающей среды — бескрайние луга, густые леса, цветущие поля, морскую гладь. Природа России прекрасна в любое время года, что и запечатлено на полотнах великих отечественных мастеров.

Первые пейзажные моменты замечены еще в иконописи Древней Руси, где живописцы писали лики святых на фоне красивой природы. И хотя это нельзя отнести к классическому жанру — основной акцент иконописцы делали не на природном ландшафте, а на святых, все же это время считается зарождением пейзажной живописи в России.

Рассвет начался в XVIII веке, когда придворные художники стали писать картины дворцовых парков с топографической точностью, что нужно было для географического атласа. Основоположником российского ландшафтного искусства считается Семен Щедрин — живописец при императорском дворе.

Художник основал школу изобразительного искусства, где обучались многие ставшие впоследствии знаменитыми мастера: М. Воробьев, Н. Мартынов и пр. Чаще всего пейзажисты воспроизводили красоты Санкт-Петербурга и его окрестностей с великолепными дворцами, мостами, парками. Поэтому до сих пор сохранилось так много свидетельств архитектуры и ландшафтного дизайна того времени.

В XIX веке становится популярен морской пейзаж, где особенно прославился Иван Айвазовский. Также получает развитие тема романтической живописи. В этом направлении начинают работать многие художники — Саврасов, Левитан, Каменев. Михаил Клодт объединяет тему классического с лирическим стилем и создает эпическое искусство.

Вторая половина XIX века стала поистине золотой вехой развития российского пейзажа. В это время работали такие великие мастера, имена которых на слуху до сих пор, — Иван Шишкин, Архип Куинджи, Илья Репин, Константин Коровин. Живопись перестает быть пафосной, и мастера начинают воспевать красоту русской земли, углубляясь в провинцию.

В XX веке к классическому пейзажному жанру добавляется течение импрессионизм, которым начинают увлекаться многие российские художники. С приходом фотографии реализм считается устаревшим, и мастера ищут новые подходы — импрессионизм, кубизм, авангардизм. Это время ассоциируется с такими именами, как Кандинский, Малевич, Шагал.

Во времена правления Сталина развивается индустриальный пейзаж. Художники создают плакаты, призывающие на стройки века, воспевают красоту фабричных труб, опор линий электропередач.

В оттепель вновь входит в моду импрессионизм. Советские авторы получают возможность более свободно выражать свои мысли через произведения искусства. Но чтобы получать премии, устраивать персональные выставки, живописцам приходится писать на советскую тематику. Многие устремляются на север, чтобы работать в любимом жанре и при этом не идти в конфликт с советской властью.

В это же время становятся популярными художники из союзных республик, воспевающих национальный колорит. Также развивается народный пейзаж в исконно русском лубочном стиле, что можно заметить на картине Татьяны Яблонской «Лето».

Используемые материалы

1 / 10

С течение времени менялся не только стиль написания, но и художественные принадлежности. С развитием технологий появлялись новые краски, которые помогали художникам создавать свои шедевры. Кто-то оставался верен традициям и старался использовать те же материалы, что и мастера времен Леонардо да Винчи, но многие были не против экспериментировать с новыми текстурами.

Масляная краска

Один из самых часто используемых материалов для написания пейзажей — это масляная краска. Цветные пигменты смешиваются с маслом, в результате получается материал по консистенции, удобной в использовании художником, когда нужно наложить несколько слоев. Масляная краска долго сохнет, что позволяет вносить исправления в процессе работы.

Пейзажи великих мастеров не выцветают с течением времени, что позволило сохранить шедевры мирового изобразительного искусства. Такая краска используется для написания уже много веков, и неизвестно точно, кому пришла в голову гениальная мысль добавить цветные пигменты в масляную основу. Одна из знаменитых пейзажных картин маслом — «Маленькая улица» Иоганна Вермеера, написанная в 1658 году.

Акриловая краска

Акрил — это современный материал, который отличается экономичностью и быстрым высыханием. Краска изготавливается на водной основе. Когда влага испаряется, красящие пигменты остаются на бумаге. Акрил относится к довольно стойким материалам, не подверженным влиянию света, но для особой прочности, необходимо картину покрывать лаком. Одним из самых известных художников в стиле поп-арт, который использовал такую краску, был Дэвид Хокни с его известным пейзажем акрилом «Большой всплеск».

Акварель

Акварельные краски изготавливаются из пигментов, взвешенных в водном растворе, что создает особую прозрачность на бумаге. Акварель остается растворимой даже после высыхания, достаточно смочить ее кисточкой. Это помогает художникам вносить изменения в работу.

Первая акварель использовалась еще древними египтянами на папирусе. Этот материал остается популярным и сейчас, особенно при создании морских пейзажей, когда нужно показать прозрачную красоту водной глади, как на картине «Белые корабли» Джона Сингера Сарджента.

Гуашь

По свойствам гуашь близка к акриловым краскам и акварели, но отличается более тяжелыми непрозрачными мазками. Краска растворима в воде, поэтому готовые картины для сохранности покрываются лаком. Одним из известных художников, использовавших в своем творчестве гуашь, был Сальвадор Дали, что можно увидеть в рисунке «Отрочество».

Пастель

Сухая живопись, как называют использование пастели, берет свое начало с XVI века. Художники пишут цветными мелками и не тратят время на смешивание палитры и высыхание. Цвета пастели отличаются мягкостью, отсутствием ярких красок.

Картины особенно подвержены воздействию окружающей среды, поэтому хранятся под стеклом. Пример пейзажа пастелью — произведение Исаака Левитана «Луг на опушке леса».

Карандашная живопись

Хотя для монументальных картин используются только краски, художники применяли и карандаши для написания набросков, эскизов, небольших рисунков. Многие пейзажи карандашом известных мастеров сохранились до сих пор. Как, например, произведение Винсента Ван Гога «Ферма в пшеничном поле».

Известные зарубежные пейзажисты

Хотя ландшафтная живопись долгое время не считалась отдельным жанром, практически в каждой стране есть великие художники, увековечивавшие красоту природы.

Леонардо да Винчи — настоящий гений эпохи Возрождения. «Пейзаж долины реки Арно» — самый ранний сохранившийся рисунок автора считается основоположником ландшафтной живописи. Хотя природа в то время присутствовала в полотнах многих мастеров, у Леонардо да Винчи впервые окружающая среда стала главным героем вместо фона, где разворачивается действие.

Тициан — знаменитый художник эпохи Ренессанса был известен универсальностью и мастерским изображением природы в религиозных сюжетах. Пример — картина Тициана «Орфей и Эвридика». Автор ввел для тех лет новую концепцию — оживил природный ландшафт светом так, что он больше не служил фоном для главных героев, а выступал отдельным персонажем.

Якоб Ван Рейсдал — великий голландский живописец, творивший в XVII веке, знаменит тем, что придал пейзажному искусству новое измерение, отобразив природу как метафору темных аспектов человеческой психологии. Простые лесные сцены были любимыми сюжетами пейзажиста, и он особенно известен вдохновенным изображением деревьев и облаков, что можно увидеть на полотне «Вид на Харлем с белеющими полями».

Клод Лоррен — французский художник XVII века воссоздавал пейзажи классических Греции и Рима. Лоррен был новатором в направлении, где главными действующими лицами выступали не люди или мифические герои, а элементы окружающей природы, как можно заметить на картине «Пасторальный пейзаж».

Жан-Батист-Камиль Коро — французский живописец XVIII века один из первых, кто начал работать на пленэре задолго до импрессионизма. Художник мастерски использовал естественный свет, делал наброски на природе и дорабатывал свои произведения в студии. «Воспоминания о Мортефонтене» до сих пор служит ученикам пособием по правильной прорисовке деталей.

Питер Брейгель Старший считался самым значительным художником XVI века в Нидерландах. Автор известен колоритными пейзажами и изображением сцен повседневной жизни крестьян и рабочих. Брейгель старший первым в Голландии перестал писать на библейские сюжеты и стал реалистом. Один из основных шедевров живописи автора — картина «Жатва».

Французский художник Клод Моне был основателем импрессионизма. Он руководил созданным им движением, отстаивал свои убеждения о правильном восприятии человеком природы. «Водяные лилии» — самая известная серия произведений Моне было описана как «Сикстинская капелла импрессионизма». Клод Моне считается одним из величайших мастеров во всем мире.

1 / 10

Винсент Ван Гог относится к постимпрессионистам. Мастер расширил течение добавлением ярких цветов, искажением форм и проекций. У Ван Гога была трудная жизнь, омраченная психическим заболеванием. Знаменитым художник стал уже после смерти. Его картина «Звездная ночь» признана шедевром современного искусства.

Поль Сезанн знаменит тем, что связал импрессионизм с кубизмом и оказал влияние на многих известных мастеров. Сезанн писал пейзажи хорошо знакомой ему местности. Автору не нужно было выезжать на пленэр. Многие картины являются игрой воображения и воспоминаниями о знакомых местах, как произведение изобразительного искусства «Тополя».

Хаяо Миядзаки — один из современных художников, создатель всемирно известных аниме. Но японский режиссер прославился также и великолепными яркими пейзажами, который сам пишет для своих мультфильмов. Это можно наблюдать, например, в аниме «Ходячий замок Хаула».

Известные русские пейзажисты

Удивительная местная природа не могла оставить без внимания российских художников. Поэтому так много в нашей стране великих мастеров ландшафтной живописи, знаменитых во всем мире.

Федор Алексеев получил образование в императорской школе художеств. Знаменит мастер тем, что стал основателем в России городского пейзажа. Живописец в своих произведениях увековечил красоты тех лет Петербурга, Москвы, провинциальных городов. Одна из известных картин автора «Вид на Михайловский Замок и площадь Коннетабля в Петербурге».

Иван Айвазовский считается лучшим мастером морского пейзажа. После обучения в петербургской школе искусств он несколько лет прожил в Крыму, чтобы научиться тонко чувствовать море, которое стало главным объектом его творчества. Среди многочисленных морских шедевров «Буря на Северном море» является одной из наиболее узнаваемых работ Айвазовского.

1 / 10

Иван Шишкин относится к самым величественным живописцам, восславлявшим русскую землю. Его полотна пронизаны любовью к родной природе. Картина Шишкина «Среди долины ровныя…» олицетворяет одиночество и трагические переживания автора, потерявшего любимую супругу.

1 / 10

Исаак Левитан считается одним из наиболее выдающихся отечественных пейзажистов. Живописец обладал бесспорным талантом умело отображать красоту простой природы без приукрашенной реальности и аллегорий. Это можно наблюдать на полотне великого мастера «Вечер. Золотой Плес».

1 / 10

Алексей Саврасов долгое время не был популярным художником и умер в нищете. Считалось, что живописец не написал ничего стоящего кроме «грачей». Но настоящий успех пейзажисту принесла картина «Лосиный остров в Сокольниках». Сейчас на этом месте раскинулся мегаполис и трудно представить, какая была дикая природа во времена жизни автора.

1 / 10

Василий Поленов считается мастером городского пейзажа, хотя автор писал много произведений на деревенские и даже эпические темы. Но знаменитый «Московский дворик» известен даже каждому школьнику. Благодаря этому полотну Поленова и относят к категории городских пейзажистов.

1 / 10

Архип Куинджи настолько поэтично воспроизводил красоты родного края, что его картины стали началом нового течения — романтический реализм. Яркие солнечные лучи, пробивающиеся сквозь густые деревья лесной чащи, лунный свет, выхвативший отдельные объекты ландшафта — никто раньше не играл так мастерски со светом и тенью. «Лунная ночь на Днепре» написана настолько реалистично и в то же время с ощущением мистики, что автора даже обвиняли в использовании таинственных неизвестных никому красок.

1 / 10

Илья Репин — великий русский живописец, работающий в стиле реализма. Хотя художник больше считается портретистом, он писал в разных жанрах, в том числе и в пейзажном. Картина Репина «Шторм на Волге» является ярким тому подтверждением.

Виктор Васнецов знаменит как основатель фольклорной живописи. В каждое произведение автора окунаешься словно в настоящий эпос.

1 / 10

Константин Коровин — известный русский импрессионист, написавшей немало пейзажных картин в стиле, заимствованном у французских мастеров. После изучения новой для того времени техники написания полотен в Европе, художник отправился в длительное путешествие на север, о чем осталось воспоминание в виде картины «Зима в Лапландии».

Шедевры пейзажей

«Охотники на снегу» Питера Брейгеля Старшего — произведение маслом, выполненное на дереве, запечатлевает сцену трех мужчин, возвращающихся домой из леса. Глядя на рисунок, можно понять, что промысел не был удачным. Охотники идут понуро, и даже собаки выглядят несчастными.

Картина «Вид на Толедо» Эль Греко словно заряжена мощной энергией. Хотя полотно написано в стиле реализма, оно кажется призрачным виденьем. Автор тонко сравнивает в произведении унылый и мрачный горизонт с пышной растительностью и роскошно холмистой местностью Толедо.

1 / 10

«Гора Фудзи в ясную погоду» японского автора Кацусика Хокусай относится к шедеврам азиатской живописи. Автор создал 36 видов любимой японцами горы в разную погоду. Но самым знаменитым полотном автора стало изображение Фудзиямы в ясный день, выполненное в голубых и красных тонах.

«Девятый вал» Айвазовского вызывает у наблюдателя чувство амбивалентности. Картина олицетворяет одновременно трагедию и надежду. Искусство призвано вызывать эмоции, даже если они противоречивы, и произведение, написанное маслом на холсте, делает именно это.

1 / 11

«Впечатление. Восход солнца» Клода Моне. Картина, выполненная в стиле импрессионизма, проецирует впечатления, а не пытается воспроизвести саму сцену. К тому же на полотне запечатлен гаврский порт, который считается символом возвращения Франции к процветанию после поражения в войне.

«Мон Сент-Виктуар» Поля Сезанна относится к постимпрессионизму. Изображение горы сделано с использованием комбинации геометрии и цветов, чтобы подчеркнуть глубину и расстояние. Говорят, что данный труд Сезанна вдохновил на создание шедевров Пабло Пикассо.

1 / 10

«Пшеничное поле с воронами» Винсента Ван Гога — картина, которую многие критики считают посланием. Произведение создано ближе к концу жизни автора и кажется зрителю зловещим предзнаменованием, поскольку уже тогда Ваг Гог знал, что скоро покончит с собой. Независимо от интерпретации, важным остается тот факт, что картина — это настоящий шедевр, который будет оставаться актуальным на протяжении многих веков.

1 / 11

Полотно «Заморские гости» Николая Рериха изображает первых путешественников, прибывших на Русь из-за моря. Выполненная в стиле импрессионизма картина производит огромное впечатление на зрителей. Эта работа считается отражением прихода варягов на Русь в далеком прошлом.

1 / 10

«Петербург при заходе солнца» входит в сокровищницу мирового искусства. Великий пейзажист Алексей Боголюбов изобразил закат солнца на Неве. Автор настолько тонко передал атмосферу питерской жизни тех лет, что полотно стало настоящим шедевром.

1 / 10

«Москва» Василия Кандинского — яркий результат творчества известного мастера. Картина выполнена в технике абстрактного рисунка с использованием широкой гаммы цветов. В. Кандинский считается пионером абстрактного искусства, и произведение —яркое тому подтверждение.

«Картины природы в музыке». Материалы олимпиады по музыкальной литературе. Задание 3 — Музыка в заметках

Р. Смородинов. Лесное озеро

III. «Музыкальный пейзаж в зеркале времени»

1. Вставьте пропущенные слова в текст.

«Музыкальный пейзаж» имеет многовековую историю развития. Его корни уходят в эпоху_______________________, а именно в 16 век — время расцвета французской полифонической песни и период творческой деятельности__________________. В его творчестве впервые появились образцы светской полифонической песни, которые представляли собой хоровые «программные» картины, соединяющие яркую изобразительность с выражением сильных эмоций. Немного иначе образ природы изображал итальянский мастер эпохи барокко_____________________. В каждом концерте цикла ___________________ ___он стремился к изображению мира, к фиксации в звуках картин природы и лирических состояний человека. В музыке русского лирика XIX века ____________________________главное место занимают эмоции, мысли, воспоминания, которые пробудила природа. В фортепианном цикле ________________________ редко можно встретить пьесы, в которых присутствуют те или иные звукоизобразительные элементы (например, пение жаворонка), но даже они играют в пьесах второстепенную роль. Связь с природой здесь заключается только в настроении, которое навевает образ природы. Состояние природы, ее настроение передает в своих лирических пьесах норвежский композитор ___________. Программа в этих пьесах — это, прежде, всего, картина-настроение. Значительное место музыкальный пейзаж занял в творчестве и эстетических воззрениях композитора-родоначальника французской музыки XX века___________________. Он писал: «Нет ничего музыкальнее солнечного заката!». Творчество композитора развивалось в атмосфере поиска новых средств выразительности, новых направлений в искусстве. Именно в его творческом процессе заложены основы музыкального импрессионизма.

2. Определите стиль/эпоху и приведите пример (одно произведение).

1. «Шансон» и «Мадригал» были среди самых популярных жанров этой эпохи. Тематика этих многоголосных вокальных пьес была весьма разнообразной: здесь можно встретить и лирику, и пейзаж, и жанровую картинку. Композиторы являлись мастерами хоровой полифонии. Эпоха __________________

Например, _____________________________

2. Эпоха больших контрастов. Любовь к пышности, монументальным жанрам — Опера, Оратория, Кончерто гроссо. Динамичность, склонность к причудливым, текучим, несимметричным формам. Много музыкальной символики, риторических фигур, звукоизобразительных элементов. Эпоха _____________

Например, __________________________________

3. Стиль этой эпохи отличает ясность, гармоничность, стройность форм. Инструментальные пьесы этих авторов (чаще всего для клавесина) программны, и могли быть в стиле портрета, пейзажа или жанровой картинки. В соответствии со стилем эпохи они содержат множество орнаментики (украшений), обладают изысканностью, утончённостью, грацией. Сочинениям этого стиля не свойственна чрезмерная психологическая углублённость, скорее остроумный блеск придворного стиля. Эпоха____________________, стиль_________________

Например, _____________________________

4. Эпоха повышенного внимания к внутреннему миру человека, к его переживаниям. Даже пейзаж трактуется через призму душевных состояний человека. Проникновение песенности в инструментальную музыку. Новые жанры, красочный музыкальный язык, сложные альтерированные аккорды. Эпоха _______________________________

Например, __________________________________

5. Особый стиль, который нарушает каноны формы и композиции. Ему свойственна эскизность, незавершенность. Стремление отобразить ускользающее мгновение. Отсутствие линии. Техника красочных мазков. Художники предпочитали работу на пленэре. Глубокие философско-религиозные, трагические темы, крупные жанры и формы больше не интересуют художников. Содержание произведений — сиюминутное впечатление, пейзаж, портрет. Художественное направление _________________________________________

Например, _________________________________

__________________________________________________________

Список музыкальных произведений для подготовки к олимпиаде «Картины природы в музыке»

М. И. Глинка. Романс «Венецианская ночь» на сл. И. Козлова
М. И. Глинка-М. А. Балакирев — транскрипция «Жаворонок»
А. П. Бородин. Баллада «Море» на сл. А. П. Бородина
М. П. Мусоргский. Оркестровое вступление «Рассвет на Москве-реке» из оперы «Хованщина»
Н. А. Римский-Корсаков. Опера «Садко», вступление «Океан — море синее»
Н. А. Римский-Корсаков. Романс «Редеет облаков летучая гряда» на сл. А. С. Пушкина
П. И. Чайковский. «Детский альбом»: № 22 «Песня жаворонка»
П. И. Чайковский. «Времена года»: Апрель «Подснежник»
П. И. Чайковский. Симфония № 1 «Зимние грёзы», части 1 и 2.
С. В. Рахманинов. Романсы: «Сирень» сл. Е. Бекетовой, «Весенние воды» сл. Ф. И. Тютчева
Г. В. Свиридов. Маленькая кантата на стихи Б. Пастернака «Снег идёт»: часть 1 «Снег идёт»
Г. В. Свиридов.«Тройка» из музыкальных иллюстраций к повести А. С. Пушкина «Метель»
К. Дакен. «Кукушка»
Фр.Куперен. «Бабочки»
К. Жанекен. Мадригал «Пение птиц»
А. Вивальди. «Времена года», концерт № 2 «Лето», ч. 3 «Летняя гроза»
В. А. Моцарт. Песня «Тоска по весне»
Л. Бетховен. Симфония № 6 «Пасторальная», часть 2 «Сцена у ручья»
Фр.Шуберт. «Баркарола», сл. Л. Штольберга
Э. Григ. Ноктюрн До мажор ор. 54 №4 (Лирические пьесы, т. 5)
М. Равель. «Игра воды»
К. Дебюсси. «Лунный свет» из «Бергамасской сюиты»
К. Дебюсси. «Детский уголок», № 4 «Снег танцует»
К. Дебюсси. Прелюдии т.1, №3 «Ветер на равнине»
Ф. Лист. Трансцендентные этюды, № 12 «Метель»
Ф. Лист. «Годы странствий»: «На Валлендштадском озере»

Разрешенная во времени картина ранней истории формирования нашего Млечного Пути

Тезисы

Формирование нашего Млечного Пути можно качественно разделить на различные фазы, которые привели к его структурно различному звездному населению: гало и компоненты диска ^{1, 2,3} . Чтобы выявить количественную общую картину сборки нашей Галактики, требуется большая выборка звезд с очень точным возрастом. Здесь мы сообщаем об анализе такой выборки с использованием субгигантов. Мы находим, что распределение возраста звезды по металличности p ( τ , [Fe/H]) распадается на две почти непересекающиеся части, разделенные в возрасте τ ≃ 8 млрд лет. Младшая часть отражает позднюю фазу формирования динамически покоящегося галактического диска с явными признаками миграции звезд по радиальным орбитам ^4,5,6 ; другая часть отражает более раннюю фазу, когда сформировалось звездное гало ⁷ и старый α -процесс-усиленный (толстый) диск ^8,9. Наши результаты показывают, что формирование старого (толстого) диска Галактики началось примерно 13 млрд лет назад, всего 0,8 млрд лет назад после Большого взрыва и на 2 млрд лет раньше окончательной сборки внутреннего гало Галактики. Большинство этих звезд образовались около 11 млрд лет назад, когда спутник Гайя-Колбаса-Энцелад слился с нашей галактикой 9. 0005 10,11 . В течение следующих 5–6 млрд лет в Галактике происходило непрерывное обогащение химическими элементами, в конечном итоге в 10 раз, в то время как звездообразующий газ оставался хорошо перемешанным.

Главная

Чтобы разгадать историю сборки нашей Галактики, нам нужно узнать, сколько звезд родилось, когда, из какого материала и на каких орбитах. Это требует точного определения возраста для большой выборки звезд, которые простираются до самых старших возможных возрастов (около 14 млрд лет) 9.0005 9,12 . Субгигантские звезды, которые являются звездами, поддерживаемыми слиянием водородных оболочек, могут быть уникальными индикаторами для таких целей, поскольку они существуют в короткой звездной эволюционной фазе, которая позволяет наиболее точное и прямое определение возраста, поскольку их светимость является прямым показателем их возраста. Более того, составы химических элементов, определенные по спектрам поверхности их фотосферы, точно отражают состав их исходного материала миллиарды лет назад. Это делает субгиганты лучшими практическими трассерами галактической археологии, даже по сравнению со звездами выключения главной последовательности, содержание которых на поверхности может быть изменено эффектами атомной диффузии 9.0005 13 . Однако из-за короткого времени жизни их эволюционной фазы субгигантские звезды относительно редки, и необходимы крупные обзоры для создания большой выборки этих объектов с хорошими спектрами, которые не были доступны в прошлом.

С последним выпуском данных (eDR3) миссии Gaia ^14,15 и недавним выпуском данных (DR7) спектроскопического обзора LAMOST ^16,17 мы идентифицируем набор из примерно 250 000 субгигантов на основе их положение в эффективных температурах ( 9Диаграмма 0007 T _eff ) – абсолютная звездная величина ( M _K ) (рис. 1а). Возраст ( τ ) этих субгигантов оценивается путем подгонки к звездным изохронам Йонсей-Йейла (YY) ¹⁸ с помощью байесовского подхода, который опирается на астрометрические расстояния (параллаксы), видимые величины (потоки), спектроскопические химическое содержание ([Fe/H], [ α /Fe], где α относится к α элементов Mg, Si, Ca, Ti), T _эфф и М _К . Как показано на рис. 1b, звезды выборки имеют медианную относительную неопределенность возраста всего 7,5% в диапазоне возрастов от 1,5 млрд лет до возраста Вселенной (13,8 млрд лет; ссылка ¹⁹ ). Нижний предел возраста нашей выборки присущ нашему подходу: более молодые и, следовательно, более яркие субгиганты можно спутать с другой фазой звездной эволюции, фазой горизонтальной ветви для гораздо более старых звезд, что может вызвать серьезное загрязнение выборки. Эта выборка представляет собой 100-кратный скачок в размере выборки для звезд со сравнительно точными и последовательными оценками возраста 9.0005 20,21 . Кроме того, это большая выборка, охватывающая большой пространственный объем Млечного Пути (рис. 1c) и большую часть соответствующего диапазона возраста и металличности (1,5 млрд лет < τ < 13,8 млрд лет и −2,5 < [ Fe/H] < 0,4). Выборка также имеет прямую функцию пространственного отбора, которая позволяет нам оценить пространственную плотность трассеров. Эти ингредиенты позволяют альтернативно взглянуть на историю сборки Млечного Пути, особенно на раннюю историю формирования.

Рис. 1: Образец субгигантской звезды с точным возрастом.

a , Иллюстрация отбора субгигантов на диаграмме T _eff – M _K, показанной для диапазона металличности Солнца −0,1 < [Fe/H] 1< 0,0. Всего выборка субгигантов содержит 247 104 звезды. Сплошные кривые — изохроны из моделей звездной эволюции YY ¹⁸ для металличности Солнца ([Fe/H] = 0, [ α /Fe] = 0) для возрастов 1, 2, 3, 4, 6, 8 , 10, 12, 14, 16, 18 и 20 млрд лет, иллюстрируя, как возраст звезд можно определить по положению в T _эфф – M _K диаграмма если известна [Fe/H]. Две прямые линии ограничивают область, в которой мы определяем нашу выборку субгигантов. b , Распределение точности относительного возраста в зависимости от возраста: мода этого распределения точности составляет 6%, а медиана — 7,5%. Для последующего анализа мы будем использовать только звезды с точностью относительного возраста менее 15% (горизонтальная пунктирная линия). Гистограммы вверху и справа нормированы на пиковое значение Н _макс . c , Пространственное распределение субгигантов нашей выборки в плоскости R – Z галактических цилиндрических координат. Полная протяженность галактоцентрического радиуса в выборке составляет 6 кпк ≲ R ≲ 14 кпк, а расстояние от средней плоскости Галактики составляет −5 кпк ≲ Z ≲ 6 кпк. Основная часть выборки (90%) охватывает 7,2 кпк ≲ R ≲ 10,4 кпк и −1,2 кпк ≲ Z ≲ 2 кпк, как показано пунктирными линиями.

Увеличенное изображение

Распределение возраста звезды по металличности нашей Галактики

Фотосферная металличность любой субгигантской звезды возраста τ отражает элементный состав газа, из которого она образовалась в эпоху τ млрд лет назад. Общее распределение этих звездных металличностей в разные эпохи, p ( τ , [Fe/H]), таким образом, кодирует историю химического обогащения нашей галактики Млечный Путь. На рис. 2а представлено это распределение для наших данных. Он показывает, что в распределении возраста и металличности наблюдается ряд отчетливых и отчетливых последовательностей, в том числе по крайней мере две разделенные возрастом последовательности с [Fe/H] > −1 и последовательность исключительно старых звезд с низкой металличностью, [Fe/H ] < −1. Плотность p ( τ , [Fe/H]) может меняться в зависимости от звездной орбиты или галактоцентрического радиуса в диапазоне, который охватывает наша выборка (6–14 кпк; рис. 1). Тем не менее, «морфология» распределения изменяется лишь незначительно, что позволяет нам сосредоточиться на радиально усредненном распределении p ( τ , [Fe/H]).

Рис. 2: Зависимость возраста звезды от металличности, обнаруженная в нашей выборке субгигантских звезд.

a , Звездное распределение в плоскости возраст–[Fe/H] для всей выборки субгигантов, цветовая кодировка по плотности звездных чисел, Н . B , Распределение звездной плотности в плоскости азимутального действия j _ϕ (эквивалент угловой момента L _Z) против Radial Action J ). Радиальное действие J ₈). Вертикальная линия очерчивает Дж _ϕ = 1500 кпккм с ^–1 , что разделяет образец на режимы с высоким угловым моментом (желтый фон) и режимы с низким угловым моментом. c , Распределение звездной плотности в плоскости [Fe/H]–[ α /Fe]. Сплошная красная линия разделяет образец на режимы с высоким α и низким α (желтый фон). d , Вероятностное распределение звездного возраста p ( τ | [Fe/H]), нормированное к пиковому значению для каждого [Fe/H], для звезд с высоким угловым моментом и низким [ α / Fe] (режимы желтого фона в b и c ). и , Аналогично d , но для звезд с малым угловым моментом или высоким [ α /Fe]. Два режима резко различаются при τ ≃ 8 млрд лет. Для обоих режимов показаны заметные структуры, такие как V-образная структура в поздней фазе ( d ), бедное металлом ([Fe/H] ≲ −1) «гало» и богатое металлом ([Fe /H] ≳ −1) «дисковые» последовательности в ранней фазе ( e ). На ранней стадии две последовательности сливаются при [Fe/H] ≃ −1, но богатая металлами последовательность старше последовательности с низким содержанием металлов примерно на 2 млрд лет при этой металличности, что приводит к Z-образной структуре в p ( τ | [Fe/H]).

Изображение в натуральную величину

Оказывается, сложность p ( τ , [Fe/H]) (рис. 2а) можно разгадать, разделив выборку на две подвыборки с использованием звездных величин, не равных ни τ ни [Fe/H]: угловой момент J _ϕ (обозначается также как L _Z ) и ‘ 7 α 0 . Обширные наблюдения показывают, что большинство звезд Млечного Пути образовались из постепенно обогащающегося газа на орбитах с большим угловым моментом или из расширенного («тонкого») диска 9. 0005 4,22 , при высоком J _ϕ и низком [ α /Fe]. Также хорошо установлено, что распределение галактических звезд в плоскости [ α /Fe]–[Fe/H] является бимодальным, с высокой последовательностью α , отражающей быстрое обогащение, и низкой последовательностью α , отражающей постепенное обогащение, что указывает на естественный способ деления любого образца в плоскости [ α /Fe]–[Fe/H] ⁸ . Это вдохновило нас на то, чтобы разделить нашу выборку на две части, отделив доминирующую часть выборки постепенно обогащающихся звезд диска с высоким угловым моментом от остальных. В частности, мы использовали разрез

$$\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}{J}_{\varphi} > 1500\,{\rm{kpc}}.{\rm{km}}/ {\rm{s}} & {\rm{and}}\end{массив}\\ \{\begin{массив}{cc}[\ alpha /Fe] > 0,16, & {\rm{if}}\ ,[{\rm{Fe}}/{\rm{H}}]\, > -0,5,\\ \,[\alpha /Fe] < -0,16[{\rm{Fe}}/{\rm{ H}}]\,+0,08, & {\rm{if}}\,[{\rm{Fe}}/{\rm{H}}]\, > -0,5,\end{массив}\end{ array}$$

(1)

, что показано в виде заштрихованной желтой области на рис. 2б, в. Полученные подвыборки в плоскости τ – [Fe/H] показаны на рис. 2г, д, где важно напомнить, что при разбиении выборки не участвовала ни одна из величин по двум осям, τ и [Fe/H]. Поскольку мы хотим сначала сосредоточиться на истории обогащения Млечного Пути элементами, а не на истории его звездообразования, мы нормализуем распределение p ( τ , [Fe/H]) для каждого [Fe/H], чтобы получить p ( τ | [Fe/H]), возрастное распределение при данном [Fe/H].

Рисунок 2d, e показывает, что этот разрез углового момента и [ α /Fe] четко разделяет историю обогащения Млечного Пути на два различных возрастных режима с довольно резким переходом на τ ≃ 8 Гр. Поэтому мы будем называть эти две части, которые не были четко видны в более ранних данных, как $p{(\tau |[{\rm{Fe}}/{\rm{H}}])}_{{\rm{ поздно}}}$ и $p{(\tau |[{\rm{Fe}}/{\rm{H}}])}_{{\rm{раннее}}}$. Распределение $p{(\tau |[{\rm{Fe}}/{\rm{H}}])}_{{\rm{поздно}}}$ явно имеет V-образную форму ²³ . Эта форма предположительно является следствием вековой эволюции динамически покоящегося диска; ветвь, богатая металлами ([Fe/H] ≳ −0,1), возникает у звезд, мигрировавших из внутреннего диска ближе к солнечному радиусу. Наклон этой ветви в $p{(\tau |[{\rm{Fe}}/{\rm{H}}])}_{{\rm{поздно}}}$ затем получается из ( отрицательный) радиальный градиент металличности в диске ¹ и тот факт, что звездам, которые мигрировали больше, требовалось больше времени для этого, и, следовательно, они старше. Аналогично, мы предполагаем нижнюю ветвь $p{(\tau |[{\rm{Fe}}/{\rm{H}}])}_{{\rm{late}}}$ при [Fe /H] ≲ −0,1 возникать из звезд, которые родились дальше и мигрировали внутрь ⁶ . Количественное сравнение с моделями вековой эволюции Галактического диска ^4,22 является частью отдельной текущей работы.

Более старые звезды, отраженные в \(p{(\tau |[{\rm{Fe}}/{\rm{H}}])}_{{\rm{early}}}\, показывают два заметные последовательности с отчетливым [Fe/H]( τ ) отношения. Звезды с -2,5 < [Fe/H] < −1,0 отражают хорошо установленное население звездного гало нашего Млечного Пути, тогда как более богатая металлами последовательность ([Fe/H] ≳ −1) отражает внутреннюю, high- α (толстый) диск ²⁴ ; это обозначение как компонента старого диска также оправдывается угловым моментом звезды, как мы покажем ниже.

Морфология старой дисковой последовательности в $p{(\tau |[{\rm{Fe}}/{\rm{H}}])}_{{\rm{early}}}$ является наиболее яркая особенность на рис. 2e; он показывает исключительно четкую, непрерывную и тесную зависимость возраста от металличности от [Fe/H] ≲ −1 на 13 млрд лет назад до [Fe/H] ≃ 0,5 на 7 млрд лет назад. Простая модель на p ( τ | [Fe/H]) этой последовательности (дополнительная информация) обнаруживает внутреннюю дисперсию возраста менее 0,82 Gyr при заданном [Fe/H] в этом интервале 6 Gyr (расширенные данные, рис. 1). ). Учитывая наклон последовательности, это означает, что дисперсия [Fe/H] в данном возрасте меньше 0,22 dex в диапазоне 1,5 dex в [Fe/H].

Последовательности гало и старого диска простираются до [Fe/H] ≃ −1. Однако при таком значении [Fe/H] старая дисковая последовательность примерно на 2 млрд лет старше последовательности гало, что приводит к Z-образной структуре в $p{(\tau |[{\rm{Fe}}/ {\rm{H}}])}_{{\rm{раннее}}}$. Эта функция является вторым аспектом дистрибутива, который, насколько нам известно, не встречался до ²¹ .

Формирование и обогащение старого диска Млечного Пути

Предварительные намеки на некоторые из этих особенностей в p ( τ | [Fe/H]) были замечены в более ранней работе ^24,25 (см. обсуждение в Дополнительной информации), но этим исследованиям не хватало размера выборки или точности для окончательных выводов об истории формирования Галактики. На рис. 2 ясно видно, что старый «толстый» диск нашего Млечного Пути с высокими значениями α начал формироваться примерно 13 млрд лет назад, то есть всего через 0,8 млрд лет после Большого взрыва 9. 0005 19 , и простиралась на 5–6 млрд лет, а межзвездная звездная среда (МЗС), образующая звезды, постоянно обогащалась более чем на 1 dex, от [Fe/H] ≃ −1 до 0,5. Плотность этой последовательности [Fe/H]-возраст подразумевает, что ISM должен был оставаться тщательно перемешанным в пространстве в течение всего этого периода. Если бы в звездообразующем межзвездном пространстве в любое время существовали какие-либо радиальные (или азимутальные) вариации (или градиенты) [Fe/H], превышающие 0,2 dex, это привело бы к увеличению результирующего разброса [Fe/H]–возраста за пределы виден. Такие градиенты, наряду с орбитальной миграцией, являются основной причиной того, что более поздний галактический диск показывает значительно более высокую дисперсию [Fe/H] для данного возраста ^4,26 . Результаты также показывают, что формирование старого диска Млечного Пути, усиленного α , совпало по времени с формированием звезд гало: самые ранние звезды диска на 1–2 млрд лет старше основных популяций гало на [Fe/H ] ≃ −1 (см. Z-образную структуру).

На рис. 3 мы рассматриваем распределение $p{(\tau |[{\rm{Fe}}/{\rm{H}}])}_{{\rm{early}}}$ больше близко, разделяя звезды с по крайней мере скромным угловым моментом, Дж _ϕ > 500 кпк км с ^–1 , от тех звезд на почти радиальных или даже ретроградных орбитах, Дж _ϕ < 500 кпк 5 –6 09000км

Это дальнейшее дифференцирование выборки по угловому моменту снова приводит к двум почти непересекающимся распределениям

p ( τ | [Fe/H]). В первой (рис. 3, верхняя панель), в основном с [Fe/H] > −1, преобладает плотная последовательность p ( τ | [Fe/H]), которую мы уже отнесли к старый диск. Второй, преимущественно [Fe/H] < −1,2, отражает гало.
Рис. 3. Вероятность звездного распределения в плоскости J _ϕ в зависимости от [Fe/H], p ( τ , [Fe/H]), для звезд, образовавшихся в ранней фазе .

Звезды, образованные на ранней фазе, разделены на J _ϕ> 500 KPC KM S ^–1 (Верхний) и J _ϕ <500 KPC KM S ^{–1 ϕ <500 KPC S ^{–100067 ϕ}} <500 KPC S ^{–100067 ϕ} <500 KPC S ^{–100067 <500 KPC S ^{–100067 <500 KPC S _{(ниже). Вероятность звездного распределения нормирована на пиковое значение, так что цвет от синего до красного представляет собой значение от 0 до единицы. Обратите внимание, что это отличается от p ( τ | [Fe/H]) на рис. 2, нормированное для каждого [Fe/H]. Гистограммы показывают распределение, интегрированное по [Fe/H] (верхняя панель) или по возрасту (правые панели). На верхней панели возрастное распределение p ( τ ) является мерой относительной истории звездообразования. Пунктирная кривая красного цвета — это результат после корректировки эффекта выбора объема. Вертикальная пунктирная линия показывает постоянный возраст 11,2 млрд лет, когда скорость звездообразования достигает своего максимума.}}}

Полноразмерное изображение

Обратите внимание, что на рис. 3, нижняя панель показывает отчетливый набор звезд с J _ϕ <500 KPC KM S ^–1, для которого P ( τ |[Fe/H]) указывает на то, что они представляют собой самую старую и наиболее бедную металлами часть старой дисковой последовательности (см. также расширенные данные, рис. 2). Эти звезды указывают на то, что некоторые из самых старых членов последовательности старых дисков присутствовали во время раннего слияния, в результате которого они были «выброшены» на орбиты с низким угловым моментом 9.0005 27,28 . Это древнее событие слияния, предположительно, является слиянием со спутниковой галактикой Гайя-Энцелад ¹¹ (также известной как Гайя-Колбаса ¹⁰ ; далее Гайя-Колбаса-Энцелад), которая внесла большую часть звезд гало Млечного Пути ^7,29 . Тот факт, что забрызганные звезды старого диска с очень небольшим угловым моментом видны исключительно на τ ≳ 11 млрд лет, является убедительным доказательством того, что основной процесс слияния между старым диском и галактикой-спутником Гайя-Колбаса-Энцелад в основном завершился 11 млрд лет назад. . Эта эпоха на 1 млрд лет раньше, чем предыдущие оценки, основанные на нижнем пределе возраста звезд гало, 10 млрд лет (ссылки 9).0005 11,21,30 ).

На рисунке 3 показано двумерное распределение с поправкой на объем p ( τ , [Fe/H]) (см. Дополнительную информацию о коррекции эффекта выбора объема), а не p ( τ | [Fe/H]) на рис. 2. На рис. 3 показана замечательная особенность, а именно то, что скорость звездообразования на старом диске достигла заметного максимума около 11,2 млрд лет назад, по-видимому, как раз во время слияния с планетой Gaia. Галактика-спутник Колбаса-Энцелад была завершена, а затем непрерывно уменьшалась со временем. Наиболее очевидная интерпретация этого совпадения заключается в том, что возмущение от галактики-спутника Гайя-Колбаса-Энцелад значительно усилило звездообразование старого диска. Обратите внимание, что этот пик звездообразования среди старых звезд диска ~ 11 млрд лет назад очень согласуется с более ранними указаниями на такой пик, основанными на содержании только ³¹ .

Чтобы представить наши результаты в более широкой картине формирования и эволюции галактик, несколько фаз сборки считаются универсальными среди современных галактик со звездообразованием. Используя моделирование IllustriesTNG, Wang et al. ³² показали, что слияния и взаимодействия галактик сыграли решающую роль в притоке газа, что привело к многочисленным эпизодам звездообразования, перемежающимся фазами покоя. С точки зрения наблюдений, лучший испытательный стенд для этой теоретической картины был бы дома, в нашей Галактике. Наше исследование продемонстрировало силу таких тестов для истории галактической сборки и обогащения на всей космической временной шкале, начиная с самой ранней эпохи ( τ ≃ 13 Gyr или красное смещение z > 10) к текущему времени.

Методы

Метки звезд из спектроскопии

Создание этой выборки субгигантских звезд с точным возрастом, содержанием и орбитами требует выполнения ряда шагов. Первым шагом является получение параметров звездной атмосферы из спектров LAMOST DR7, что мы сделали, используя метод Пейна, основанный на данных (DD-Payne), подробно проверенный с использованием аналогичных данных из LAMOST DR5 (ref. ³³). Это приводит к каталогу эффективных температур T _eff , логарифм силы тяжести на поверхности г , микротурбулентная скорость v _мик и содержание элементов для 16 элементов (C, N, O, Na, Mg, Al, Si, Ca, Ti, Cr, Mn , Fe, Co, Ni, Cu, Ba) значений для 7 миллионов звезд. Мы также получаем отношение содержания α -элемента к содержанию железа [ α /Fe], которое будет служить при оценке возраста для определения правильного набора изохрон для каждого объекта. Для спектрального отношения сигнал/шум ( S / N ) выше 50, типичные погрешности измерений составляют около 30 K для T _eff и 0,05 dex для содержаний, которые мы используем здесь: [Fe/H] и [ α /Fe] (ссылка ³³ ).

Абсолютная звездная величина и спектроскопический параллакс

Точное определение абсолютной звездной величины имеет решающее значение для определения возраста субгигантов (рис. 1а). Астрометрия Gaia обеспечивает высокоточный параллакс для звезд в пределах примерно 2 кпк, тогда как для более далеких звезд параллаксы Gaia имеют погрешность, превышающую 10%. Для этих далеких звезд необходимы спектроскопические оценки абсолютной величины, чтобы обеспечить точное определение возраста. Выводим M _K , абсолютная звездная величина в двухмикронном диапазоне обзора всего неба (2MASS) K из спектров LAMOST с использованием метода, управляемого данными, на основе моделирования нейронной сети (подробности см. в Дополнительную информацию). Расширенные данные На рис. 3 показано, что для спектров LAMOST с высоким отношением сигнал/шум ( S / N > 80) наши спектроскопические оценки M _K имеют точность лучше 0,1 mag при [Fe/H ] = 0 (и 0,15 mag при [Fe/H] = −1). Кроме того, сравнение спектроскопических 9{-2}. ^spec спектроскопические оценки M _K и σ неопределенность в оценках M _K. Тогда мы можем выбрать субгиганты, лежащие между двумя прямыми линиями в T _эфф – M _K схема. Поскольку изохроны зависят от [Fe/H], это делается отдельно для каждого бина [Fe/H], при этом принятые наклоны и точки пересечения для граничных линий представлены в расширенной таблице данных 1. Например, границы для звезд с солнечными металличности показаны на рис. 1а. Чтобы обеспечить плавное изменение границ в зависимости от [Fe/H], мы интерполируем наклоны и точки пересечения, перечисленные в расширенной таблице данных 1, чтобы они соответствовали измеренным значениям [Fe/H] для каждой звезды.

Очистка образцов срезов

Чтобы получить образец сверхгигантской звезды с высокой чистотой, мы применили критерии очистки, чтобы отбросить звезды с плохим качеством данных или звезды, которые могут быть загрязнены в образце субгиганта.

Мы отбрасываем неразрешенные двойные системы, которые мы идентифицируем по различиям в их спектрофотометрическом параллаксе и их геометрическом параллаксе от Gaia, требуя
$$\frac{{\varpi }_{{\rm{spec}}-{\rm{ photo}}}-{\varpi}_{{\rm{geom}}}}{\sqrt{{\sigma}_{{\rm{spec}}}^{2}+{\sigma}_{{ \rm{geom}}}^{2}}} > 2$$
(3)
Здесь ${\varpi }_{s{\rm{pec}}-{\rm{photo}}}$ — спектрофотометрический параллакс, полученный из модуля расстояния с использованием спектроскопического M _K и 2Видимые звездные величины MASS ³⁵ .
Мы отбрасываем звезды с ложной астрометрией Gaia, требуя, чтобы ренормализованная ошибка удельного веса Gaia (RUWE) была больше 1,2 или астрометрическая точность была меньше 0,8 (ссылка 9).0005 36 ).
Мы отбрасываем звезды, которые демонстрируют значительную изменчивость потока в соответствии с амплитудой вариации звездных величин Gaia между разными эпохами,
$${\varDelta }_{{\rm{G}}}=\frac{\sqrt{{\rm {PHOT}}\_{\rm{G}}\_{\rm{N}}\_{\rm{OBS}}}}{{\rm{PHOT}}\_{\rm{G}} \_{\rm{MEAN}}\_{\rm{FLUX}}\_{\rm{OVER}}\_{\rm{ERROR}}}$$
(4)
, где PHOT_G_N_OBS — количество эпох, а PHOT_G_MEAN_FLUX_OVER_ERROR — отношение среднего потока к ошибке для фотометрии G-диапазона Gaia. Мы вычисляем медиану ансамбля $(\overline{{\varDelta}_{{\rm{G}}}})$ и дисперсию σ ( Δ _G ) от Δ _G как функцию звездной величины в полосе G и определить любую звезду как переменную, если
$$\frac{{\varDelta}_{{\ rm{G}}}-\overline{{\varDelta}_{{\rm{G}}}}}{\sigma ({\varDelta}_{{\rm{G}}})} > 3$$
(5)
Большинство переменных, исключенных по этому критерию, оказались звездами до главной последовательности.
Мы отбрасываем менее яркие звезды, чем субгигантская ветвь изохроны 20 Gyr, которая является границей нашей сетки изохрон. Такие звезды в основном представляют собой загрязнения либо звезд до главной последовательности, либо двойных звезд главной последовательности, которые пережили исключение по вышеуказанным критериям.
Мы отбрасываем все звезды с M _K ярче 0,5 величины, чтобы избежать загрязнения от горящих He звезд горизонтальной ветви. За это приходится платить: мы исключаем практически все звезды моложе примерно 1,5 млрд лет.
Мы требуем, чтобы все звезды в нашей выборке имели спектральный спектр LAMOST S / N > 20 и имели хорошее соответствие DD-Payne, требуя ‘qflag_ χ ² = хорошо’ ^{06 900. Мы также ограничиваем наши звезды, чтобы они имели T _eff < 6800 K, где содержания DD-Payne наиболее устойчивы.}

После этих чистящих срезов оставшаяся выборка содержит 247 104 звезды (рис. 1), все из которых предположительно являются субгигантами.

Оценка возраста по изохронам

Возрасты субгигантских звезд выборки определяются путем сопоставления астрометрического параллакса Gaia ϖ , спектроскопических параметров звезд LAMOST T _eff , M , M

8 ] и [

α / Fe], а также фотометрия Gaia и 2MASS в полосах G, BP, RP, J, H и K со звездными изохронами YY ^18,37 с использованием байесовского подхода (подробности см. в Дополнительную информацию ). Обратите внимание, что в нашей байесовской модели мы решили не навязывать априорное предположение о том, что все звезды должны быть моложе, чем современные знания о возрасте Вселенной из измерений космического микроволнового фона Планка (13,8 млрд лет) ¹⁹ . Это по двум основным причинам. Во-первых, верхний предел звездного возраста является независимым исследованием возраста Вселенной, тогда как наложение априорных значений возраста на вывод из космологической модели может привести к смещению результатов. Во-вторых, введение верхнего возрастного предела может усложнить статистику.
Чтобы преобразовать параллакс Гайи в абсолютные величины, нам также нужно знать поглощение. Поэтому мы определили покраснение и поглощение для отдельных звезд, используя собственные цвета, эмпирически выведенные из их звездных параметров (подробности см. в Дополнительную информацию).
Мы также проверили оценку возраста, используя другие общедоступные изохроны, такие как MIST ^38,39 , и обнаружили, что в случае солнечной смеси α оценки возраста, основанные на YY и MIST, показывают хорошие результаты. согласованность, за исключением того факта, что изохроны MST предсказывают возраст старше на 0,5 млрд лет (расширенные данные, рис. 4). Однако усиление элемента α , которое недоступно в текущих общедоступных изохронах MIST, оказывает большое влияние на оценку возраста, и игнорирование 9Усиление 0007 α -элемента приведет к завышению звездного возраста до 2 млрд лет для старых звезд (расширенные данные, рис. 4). Возрасты по изохронам YY кажутся разумными, поскольку возраст самых старых звезд сравним с возрастом Вселенной (рис. 2).
Орбитальные действия
Используя радиальную скорость из данных LAMOST, собственные движения из Gaia и комбинацию спектрофотометрического расстояния и геометрического расстояния (подробнее см. Дополнительную информацию), мы вычисляем орбитальные действия ( J _R, J _ϕ, J _Z) и углы наших образцов звезд с использованием GALPY ⁴⁰, предполагая MWPOTENTAULD2014 Потенциальная модель. Мы предполагаем, что Солнце расположено на R _⊙ = 8.178 кпк (реф. ⁴¹ ) и Z _⊙ = 10 009 9 пк над срединной плоскостью диска Примем местный стандарт покоя LSR = 220 км с ^–1 , а движение Солнца относительно LSR равно ( U _⊙, V _⊙, W _⊙) = (-7,01 км с ^–1, 10,13 км с ^–1, 4,95 км S ^{–10006) (rek ^–1, 4,95 км S ^{–10006) (rek ^–1, 4,95 км. ⁴³).}}
Учет эффектов отбора
Чтобы убедиться, что наши выводы не вызваны артефактами из-за эффектов отбора, мы применяем два подхода к решению этого вопроса. Во-первых, мы применяем нашу целевую выборку к макетному каталогу Gaia Rybizki et al. ⁴⁴ и исследовать связь возраст–[Fe/H] (расширенные данные, рис. 5). Во-вторых, мы напрямую корректируем функцию выбора объема нашей выборки, чтобы учесть тот факт, что для данного луча зрения более старые субгиганты зондируют на меньшее расстояние, чем более молодые звезды, поскольку первые слабее. Распределение возраста звезд толстого диска после применения коррекции функции отбора показано на рис. 3. В конце концов, мы пришли к выводу, что функция отбора оказывает незначительное влияние на наши выводы (см. Дополнительную информацию для получения более подробной информации).
Кроме того, мы сравнили отношение звездного возраста к [Fe/H] из нашей выборки с литературными данными для обеих звезд ²⁵ и шаровых скоплений ^45,46,47, которые имеют надежные оценки возраста (расширенные данные рис. 6). Сравнения качественно согласованы, хотя образцы литературы слишком малы, чтобы нарисовать четкую картину истории сборки и обогащения нашей Галактики (подробное обсуждение см. в Дополнительную информацию).
Доступность данных
Данные Gaia eDR3 общедоступны по адресу https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/earlydr3 Набор спектральных данных LAMOST DR7 общедоступен по адресу http://dr7.lamost.org. Каталог субгигантов, созданный и проанализированный в этом исследовании, представлен в виде дополнительной таблицы 1, и к нему также можно получить доступ по временному пути https://keeper. mpdl.mpg.de/d/019ec71212934847bfed/. Изохроны YY, принятые для определения возраста в этой работе, общедоступны по адресу http://www.astro.yale.edu/demarque/yyiso.html.
Доступность кода
Используемый в этой работе инструмент расчета орбиты звезды galpy общедоступен по адресу http://github.com/jobovy/galpy. Код DD-Payne, принятый для определения звездных меток, код нейронной сети для определения M _K из спектров LAMOST и байесовский код для оценки возраста звезд в настоящее время недоступны в Интернете, поскольку они являются частью текущего исследования. усилия по анализу данных, которые будут применяться к предстоящему набору спектров исследования LAMOST. Тем не менее, коды могут быть переданы по запросу.
Ссылки
Сян, М.-С. и другие. Эволюция градиентов звездной металличности диска Млечного Пути по звездам выключения главной последовательности LSS-GAC: двухфазная история формирования диска? Рез. Астрон. Астрофиз. 15 , 1209–1239 (2015).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Бланд-Хоторн, Дж. и Герхард, О. Галактика в контексте: структурные, кинематические и интегрированные свойства. год. Преподобный Астрон. Астрофиз. 54 , 529–596 (2016).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Спитони, Э., Сильва Агирре, В., Маттеуччи, Ф., Калура, Ф. и Гризони, В. Галактическая археология с астросейсмическими возрастами: свидетельство задержки поступления газа при формировании диска Млечного Пути. Астрон. Астрофиз. 623 , А60 (2019).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Франкель, Н., Рикс, Х.-В., Тинг, Ю.-С., Несс, М. и Хогг, Д.В. Измерение радиальной орбитальной миграции в галактическом диске. Астрофиз. J. 865 , 96 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Feuillet, D.K. et al. Пространственные вариации отношения металличности диска Млечного Пути к возрасту. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 489 , 1742–1752 (2019).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Ву, Ю.-К. и другие. Звёздная кинематика диска Млечного Пути в зависимости от возраста и металличности от LAMOST и Gaia. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 501 , 4917–4934 (2021).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Хельми, А. Потоки, подструктуры и ранняя история Млечного Пути. год. Преподобный Астрон. Астрофиз. 58 , 205–256 (2020).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
«>
Hayden, M. R. et al. Химическая картография с APOGEE: функции распределения металличности и химическая структура диска Млечного Пути. Астрофиз. J. 808 , 132 (2015).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Bonaca, A. et al. Определение времени ранней сборки Млечного Пути с обзором h4. Астрофиз. J. 897 , L18 (2020).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Белокуров В., Эркал Д., Эванс Н. В., Копосов С. Э. и Дисон А. Дж. Совместное образование диска и звездного гало. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 478 , 611–619 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Helmi, A. et al. Слияние, которое привело к образованию внутреннего звездного гало и толстого диска Млечного Пути. Природа 563 , 85–88 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Сян, М. и др. Возраст и масса миллионов галактических дисков поворота главной последовательности и субгигантов по данным галактических спектроскопических исследований LAMOST. Астрофиз. Дж. Доп. сер. 232 , 2 (2017).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Доттер, А., Конрой, К., Каргайл, П. и Асплунд, М. Влияние атомной диффузии на возраст звезд и химическую маркировку. Астрофиз. J. 840 , 99 (2017).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Сотрудничество с Gaia. Миссия Гайи. Астрон. Астрофиз. 595 , А1 (2016).
Google ученый
Сотрудничество с Gaia. Gaia Early Data Release 3. Краткое содержание и свойства опроса. Астрон. Астрофиз. 649 , А1 (2021).
Google ученый
Кюи, X.-Q. и другие. Многообъектный волоконно-оптический телескоп большой области неба (LAMOST). Рез. Астрон. Астрофиз. 12 , 1197–1242 (2012).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Чжао Г., Чжао Ю.-Х., Чу Ю.-К., Цзин Ю.-П. и Дэн, Л.-К. Спектральная съемка LAMOST – обзор. Рез. Астрон. Астрофиз. 12 , 723–734 (2012).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Демарк, П., Ву, Дж.-Х., Ким, Ю.-К. & Yi, S.K.Y ² Изохроны с улучшенной обработкой выброса ядра. Астрофиз. Дж. Доп. сер. 155 , 667–674 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Сотрудничество Планк. Планк 2015 результаты. XIII. Космологические параметры. Астрон. Астрофиз. 594 , А13 (2016).
Google ученый
Сильва Агирре, В. и др. Стоя на плечах карликов: образец Kepler Asteroseismic LEGACY. II. Радиусы, массы и возрасты. Астрофиз. J. 835 , 173 (2017).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Montalbán, J. et al. Хронологически датируем раннее собрание Млечного Пути. Нац. Астрон. 5 , 640–647 (2021).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Франкель Н., Сандерс Дж., Тинг Ю.-С. и Рикс, Х.-В. сохранять его прохладным: большая орбитальная миграция, но небольшой нагрев в галактическом диске. Астрофиз. J. 896 , 15 (2020).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
«>
Feuillet, D.K. et al. Химия красных гигантов в окрестностях Солнца с разрешением по возрасту. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 477 , 2326–2348 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Хейвуд М., Ди Маттео П., Ленерт М. Д., Кац Д. и Гомес А. Возрастная структура звездного населения в окрестностях Солнца. Подсказки двухфазной истории формирования диска Млечного Пути. Астрон. Астрофиз. 560 , А109 (2013).
Google ученый
Nissen, P. E. et al. Высокоточные содержания элементов в звездах солнечного типа. Свидетельство двух различных последовательностей в отношениях численность-возраст. Астрон. Астрофиз. 640 , А81 (2020).
КАС Google ученый
Шёнрих Р. и Бинни Дж. Химическая эволюция с радиальным перемешиванием. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 396 , 203–222 (2009).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Бонака, А., Конрой, К., Ветцель, А., Хопкинс, П.Ф. и Кереш, Д. Гайя обнаруживает богатый металлами компонент местного звездного гало. Астрофиз. J. 845 , 101 (2017).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Белокуров В. и др. Самый большой всплеск. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 494 , 3880–3898 (2020).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Ди Маттео, П. и др. Млечный Путь не имеет гало на месте, кроме нагретого толстого диска. Состав звездного гало и датировка последнего значимого слияния с Gaia DR2 и APOGEE. Астрон. Астрофиз. 632 , А4 (2019).
Google ученый
«>
Коппельман, Х., Хельми, А. и Вельяноски, Дж. Одна большая капля и множество потоков, покрывающих ближайший звездный ореол в Gaia DR2. Астрофиз. Дж. 860 , L11 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Маоз, Д. и Граур, О. Звездообразование, сверхновые звезды, железо и α : непротиворечивые космические и галактические истории. Астрофиз. J. 848 , 25 (2017).
Ван, С. и др. От крупномасштабной среды до углового момента CGM и звездообразования – I. Звездообразование галактик. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 509 , 3148–3162 (2022).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Сян, М. и др. Оценки содержания 16 элементов в 6 миллионах звезд из спектров низкого разрешения LAMOST DR5. Астрофиз. Дж. Доп. сер. 245 , 34 (2019).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
«>
Сян, М. и др. Спектроскопические оценки абсолютной величины, расстояния и двойственности на основе данных: метод и каталог 16 002 звезд O- и B-типа от LAMOST. Астрофиз. Дж. Доп. сер. 253 , 22 (2021).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Скрутские М.Ф. и др. Двухмикронный обзор всего неба (2MASS). Астрон. J. 131 , 1163–1183 (2006).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Rybizki, J. et al. Классификатор ложных астрометрических решений в Gaia EDR3. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 501 , 2597–2616 (2022).
Yi, S. K. et al. К лучшим оценкам возраста звездного населения: изохроны Y ² для солнечной смеси. Астрофиз. Дж. Доп. сер. 136 , 417–437 (2001).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
«>
Доттер, А. MESA Изохроны и звездные треки (MIST) 0: методы построения звездных изохрон. Астрофиз. Дж. Доп. сер. 222 , 8 (2016).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Чой, Дж. и др. Изохроны Мезы и Звездные Треки (MIST). I. Солнечные модели. Астрофиз. J. 823 , 102 (2016).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Бови, Дж. Галпи: библиотека Python для галактической динамики. Астрофиз. Дж. Доп. сер. 216 , 29 (2015).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Гравитационное сотрудничество. Измерение геометрического расстояния до черной дыры в центре Галактики с погрешностью 0,3%. Астрон. Астрофиз. 625 , L10 (2019).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
«>
Сян, М. и др. Распределение звездной массы и история звездообразования на галактическом диске, выявленные одновозрастным звездным населением из LAMOST. Астрофиз. Дж. Доп. сер. 237 , 33 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Huang, Y. et al. Определение местного стандарта отдыха с помощью LSS-GAC DR1. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 449 , 162–174 (2015).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Rybizki, J. et al. Имитация звездного каталога Gaia DR2. Опубл. Астрон. соц. пакет 130 , 074101 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Forbes, D. A. & Bridges, T. Сросшиеся шаровые скопления Млечного Пути в сравнении с in situ. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 404 , 1203–1214 (2010).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
{{\rm{HB}}}\) вместе с ограничениями диаграммы цветовой величины и их последствиями для более широких проблем. Астрофиз. J. 775 , 134 (2013).
ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Cohen, R. E. et al. Относительный возраст девяти внутренних шаровых скоплений Млечного Пути из собственного движения очищен от диаграмм цвет-величина. Астрон. J. 162 , 228 (2021).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый
Ссылки на скачивание
Благодарности
Мы благодарим Д. Сюй и Н. Франкеля за полезное обсуждение, а также Дж. Рыбицки за его любезную помощь в использовании макетов каталогов Gaia. М.Х. подтверждает частичную поддержку гранта NSFC №. 11833006 за его академический визит в NAOC с ноября 2021 г. по январь 2022 г. В этой работе использовались данные с телескопа Guoshoujing (LAMOST). LAMOST — это крупный национальный научный проект, созданный Китайской академией наук. Финансирование проекта было предоставлено Национальной комиссией по развитию и реформам. LAMOST управляется и управляется Национальной астрономической обсерваторией Китайской академии наук. В этой работе использовались продукты данных космической миссии Gaia Европейского космического агентства (ЕКА). Данные Gaia обрабатываются Консорциумом обработки и анализа данных Gaia (DPAC). Финансирование DPAC обеспечивается национальными учреждениями, в частности учреждениями, участвующими в Многостороннем соглашении Gaia. Веб-сайт миссии Gaia: https://www.cosmos.esa.int/gaia. Веб-сайт архива Gaia: https://archives.esac.esa.int/gaia. В этой публикации также использовались продукты данных из 2MASS, который является совместным проектом Массачусетского университета и Центра обработки и анализа инфракрасного излучения/Калифорнийского технологического института, финансируемого Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства и Национальным научным фондом.
Финансирование
Финансирование открытого доступа, предоставленное Обществом Макса Планка.
Author information
Authors and Affiliations
Max-Planck Institute for Astronomy, Koenigstuhl 17, Heidelberg, Germany
Maosheng Xiang & Hans-Walter Rix
Authors
Maosheng Xiang
View author publications
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия
Hans-Walter Rix
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Contributions
M.X. провел построение выборки субгигантов и определение звездных параметров и возраста. М.Х. и Х.-В.Р. совместно выполнили анализ данных и написание рукописи.
Авторы переписки
Переписка с Маошэн Сян или Ханс-Вальтер Рикс.
Заявление об этике
Конкурирующие интересы
Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.
Рецензирование
Информация о рецензировании
Nature благодарит Тимоти Бирса и других анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы. Доступны отчеты рецензентов.
Дополнительная информация
Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.
Расширенные рисунки и таблицы данных
Расширенные данные Рис. 1 MCMC определение собственного разброса возрастного распределения старых, высоко-
α («толстых») дисковых последовательностей, $P(\tau |[{\ rm{Fe}}/{\rm{H}}])$, показанных на панели ( e ) рис. 2.
Показанные параметры: разброс собственного возраста, ${\bar{\tau}}_{0}$ — средний возраст звезды при металличности Солнца ([Fe/H] = 0), a — наклон среднего возраста как функция [Fe/H]. В частности, мы предполагаем, что распределение возраста для данного [Fe / H] равно \ (P (\ tau , \ delta \ tau | [{\ rm {Fe}} / {\ rm {H}}], {\ bar {\ тау}} _ {0}, а, {\ сигма} _ {\ тау , {\ rm {int}}}) = G (\ тау — \ бар {\ тау} ([{\ rm {Fe}} / {\ rm {H}}]), \ sqrt {{\ sigma} _ {\ tau, \, {\ rm {int}}} ^ {2} + \ delta {\ tau} ^ {2}}) \ ), где G — функция Гаусса, δτ — погрешность измерения возраста τ , а $\bar{\tau }([{\rm{Fe}}/{\rm{H}}])= {\bar{\tau}}_{0}+a\times [{\rm{Fe}}/{\rm{H}}]$ (подробности см. в дополнительной информации). Вертикальные сплошные и штриховые линии — средние и 1 σ значения оцениваемых параметров. Результирующий верхний предел разброса собственного возраста σ _{τ ,int} последовательности «толстого» диска составляет ~0,82 ± 0,01 млрд лет. Это указывает на то, что при постоянном возрасте верхний предел собственной дисперсии [Fe/H] «толстого» диска составляет 0,22 dex. В правом верхнем углу показано распределение по возрасту звезд, образовавшихся на ранней фазе, но с −1,05 < [Fe/H] < −0,9.5, J _ϕ > 500 кпккм/с – предположительно самые старые звезды толстого диска. Гауссовская аппроксимация распределения (красная кривая) дает средний возраст 13 млрд лет.
Расширенные данные Рис. 2. Распределение звездной плотности в плоскости
J _ϕ в зависимости от [Fe/H].
Вертикальная линия очерчивает постоянную Дж _ϕ, равную 500 кпккм/с, которую мы принимаем для отделения кинематического гало от кинематического «толстого» диска на рис. 3. -звезды углового момента ( J _ϕ < 500 кпккм/с) в диапазоне металличности −1 ≲ [Fe/H] ≲ −0.4 (квадрат обведен красными пунктирными линиями), предположительно «забрызганные» звезды толстого диска из-за к слиянию с галактикой-спутником Гайя-Колбаса-Энцелад.
Расширенные данные Рис. 3 Проверка спектроскопических оценок M
_K.
Слева : Спектроскопический M _K по сравнению с геометрическим M _K для тестового набора звезд со спектром 9{{\rm{g}}{\rm{e}}{\rm{o}}{\rm{m}}}) < 0,2\) маг. Цвета указывают на плотность звездных чисел. Звезды со спектроскопическими M _K, намного большими, чем геометрические M _K, являются неразрешенными двойными звездами, для которых геометрические M _K слишком ярки из-за вклада света вторичного компонента. Сплошная линия указывает линию 1:1, а пунктирная линия указывает смещение 0,75 mag, что соответствует случаю двойных систем равной массы. Небольшое окошко на панели показывает гистограмму разницы для спектроскопического M _К минус геометрический М _К . Справа : неопределенность спектроскопических оценок M _K в зависимости от S/N для субгигантов различной металличности.
Расширенные данные Рис. 4 Иллюстрация оценок возраста по разным изохронам.

Слева : сравнение оценок возраста по искоронам YY (ось X) и MIST (ось Y), обе с [ α /Fe] = 0. Изохроны MIST дают более старший возраст примерно на 0,5 млрд лет. В настоящее время изохроны MIST общедоступны только с [ α /Fe] = 0, в то время как изохроны YY с различными [ α / Fe ] доступны. Справа : Сравнение оценок возраста по изохронам YY с [ α /Fe] = 0 и с [ α /Fe] = 0,2. Усиление 0,2 dex α изменит оценки возраста на 1–2 млрд лет, поэтому необходимо учитывать этот эффект. Мы принимаем изохроны YY и берем средневзвешенные возрасты по изохронам с0007 α /Fe] = 0,4.

Расширенные данные Рис. 5 Изучение эффекта отбора с помощью данных Gaia Mock.

Левая панель : Возраст – отношение [Fe/H] для субгигантских звезд в имитационном каталоге Gaia Rybizki et al. ⁴⁴ . Выборка включает около 1 250 000 субгигантских звезд, которые находятся в том же диапазоне охвата и звездной величины, что и LAMOST. Правая панель : То же, что левая панель , но для подмножества ложных субгигантов Gaia, которое имеет сопоставимое количество выборки LAMOST (около 250 000 звезд), случайно взятой из выборки, показанной на левая панель . По сравнению с левой панелью , есть некоторые артефакты для более молодых популяций ( τ < 9 Gyr) из-за меньшего размера выборки, но это не изменит вывод.

Расширенные данные Рис. 6. Сравнение соотношения возраст-металличность с литературными данными.

Красные пятиконечные звезды представляют собой звезды поля из Nissen et al. ²⁵ , а точки красного цвета — это шаровые скопления (GC), составленные из Forbes et al. ⁴⁵, VandenBerg et al. ⁴⁶ и Cohen et al. ⁴⁷ .

Расширенная таблица данных 1 Наклон и точка пересечения линейных функций для верхней и нижней границы выборки субгигантских звезд

Полноразмерная таблица

Дополнительная информация

Дополнительная информация Разделы 1. Данные; 2. Функция выбора образца; 3. Собственный возрастной разброс толстого диска; 4. Звезды старого диска «выплеснулись» в результате слияния с галактикой-спутником Гайя-Колбаса-Энцелад; 5. Сравнение соотношения возраст-металличность с литературными данными.

Файл рецензирования

Дополнительная таблица 1

Звездный каталог, созданный и проанализированный в текущей работе, в формате ascii

Права и разрешения

Открытый доступ a Creative Commons Международная лицензия, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате, при условии, что вы укажете автора(ов) оригинала и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажете, если были внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или выходит за рамки разрешенного использования, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.

Девять советов, как сделать великолепные фотографии природы на смартфон

Национальный парк Глейшер. Восход солнца на озере Боуман. Крис Роуленд

У природы нет времени, чтобы вы пошли домой и взяли свою модную камеру! Природа хочет поразить вас своим умопомрачительным великолепием прямо сейчас! Думаю, тебе лучше научиться делать отличные снимки природы на мобильный телефон, а?

Следуйте этим девяти советам, и вы всегда будете готовы запечатлеть потрясающие, неожиданные моменты на свежем воздухе, которые могут, скажем, вдохновить кого-то на осознание того, что природа на самом деле прекрасна, необходима и стоит бороться за сохранение.

(Загрузить советы в формате PDF)

1. Снимайте при правильном освещении

Запись фотоконкурса «Сохранение фотографий» Дэнни Станкевича

Ваши лучшие, самые легкие снимки будут происходить в «золотые часы» сразу после рассвета и перед закатом, когда низко расположенное солнце заливает все нежными золотыми оттенками. Определите, когда наступают золотые часы каждый день, поскольку они различаются в зависимости от сезона и широты.
Пасмурные дни хороши, так как облачный покров гасит солнечные лучи, обеспечивая мягкое, ровное освещение.
Сразу после небольшого дождя — хорошее время для съемки пейзажей для ярких цветов и ярких крупных планов капель на лепестках.
Всегда пользуйтесь естественным освещением. Если у вас есть контроль над объектом, поместите его в слегка освещенное солнцем место.
Используйте вспышку в крайнем случае. Исключение: если вы снимаете против солнца, когда объект находится на переднем плане, попробуйте использовать вспышку, чтобы осветить объект и предотвратить вырисовывание силуэта.

2. Играйте на расстоянии

Запись фотоконкурса Capture Conservation от Лии Дюран

Если вы застряли на скучном, плохо освещенном или слишком отвлекающем фоне, подойдите ближе и позвольте вашему объекту доминировать в кадре. Примечание. Этот совет не применим, если ваш объект — дикое животное. Всегда держитесь на безопасном расстоянии от диких животных.
Для съемки динамичных сцен отодвигайтесь назад на среднее расстояние, достаточное, чтобы объект был в кадре в полный рост.
Чтобы продемонстрировать захватывающий фон, попробуйте отодвинуть еще больше и использовать человека, животное или объект на среднем расстоянии, чтобы создать ощущение грандиозности.

3.

Запись на фотоконкурс Capture Conservation от Адама ДиПьетро

Расположение объекта в кадре может существенно повлиять на внешний вид вашей фотографии.
Для горизонтально скомпонованных фотографий следуйте «правилу третей». Представьте, что ваша фотография разделена крестиками-ноликами на 9 равных частей. Поместите объект и другие достопримечательности в точки пересечения этих разделительных линий, а горизонт — на одну из двух горизонтальных осей.
При съемке квадратного снимка игнорируйте правило третей и постарайтесь сфокусировать объект или главную достопримечательность по центру. Центрирование иногда работает и на снимках с высокой степенью симметрии.

4. Учитывайте высоту

Запись на фотоконкурс Capture Conservation от Коллин Ансворт

Снимайте объект с уровня глаз , чтобы сделать снимок более привлекательным. Чтобы почувствовать себя командным, попробуйте снимать немного ниже.

5. Сделайте абсурдное количество снимков

Capture Conservation Photo Contest (Чэд Слейтер)

Вы редко получаете нужный снимок с первой попытки, особенно когда объект съемки живой и движется. Снимайте быстрые серии, чтобы вернуться позже и выбрать лучшее.
Попробуйте говорить, шутить, корчить рожицы — делать все, что вам нужно, — чтобы добиться желаемого выражения лица объекта. Искренняя улыбка всегда лучше натянутой ухмылки.

6. Приобретите штатив

Запись на фотоконкурс Capture Conservation от Тодда Гудмундсена

Ваши руки никогда не будут такими же устойчивыми, как земля под ногами.

7. Сосредоточься! Или нет

Запись фотоконкурса Capture Conservation от Тиффани Барбер

Убедитесь, что объект находится в фокусе, коснувшись его на экране перед съемкой.
Поэкспериментируйте с боке или «искусным размытием». Удерживайте палец на видоискателе в течение секунды, чтобы зафиксировать точку фокусировки (выберите что-то далекое, чтобы получить размытый передний план, и очень близкое, чтобы получить размытый фон), а затем снимайте вдали, чтобы получить прозрачные, сказочные текстуры.

8. Панорамирование для съемки движущихся объектов

Работа Лизы Гилмор на фотоконкурсе Capture Conservation Photo

Для панорамирования удерживайте телефон обеими руками, кадрируйте объект и перемещайте телефон с той же скоростью, что и объект держите его по центру, когда вы стреляете. В результате должен получиться четкий объект с красивым размытым фоном.

9. Совершенствуйте свои снимки с помощью бесплатных и недорогих приложений для редактирования фотографий.1488

Нам нравятся Snapseed, VSCO Cam и Afterlight. Если вы готовы потратить несколько долларов, вы можете попробовать ProCamera или Camera+.
В VSCO попробуйте внести незначительные изменения в контрастность, яркость и резкость, прежде чем применять фильтры. Не забудьте настроить силу фильтра!
В Snapseed настройте структуру и резкость на вкладке «Подробности», затем завершите настройку контрастности, яркости, насыщенности и атмосферы на вкладке «Настройка изображения».
Главное — тонкость. Ваша цель должна состоять в том, чтобы создать впечатление, что вы вообще ничего не меняли…

Отметьте свои фотографии @the_sca в Instagram!

Все фотографии с фотоконкурса SCA Capture Conservation
Загрузите двухстраничный PDF-файл с советами здесь

моменты в истории, но мало что в этом мире может сравниться по красоте с фотографиями природы. От сохранения точного момента удара молнии до цветущего луга, эти изображения могут принести мир и спокойствие Матери-Земли тем, кто иначе мог бы пропустить.

Конечно, для фотографирования этого искусства требуется набор навыков, отличный от тех, которые используются для съемки людей, событий и других объектов. Тем не менее, используя эти советы по фотосъемке природы, вы будете на пути к созданию самых грандиозных снимков в нашем мире.

1. Возьмите с собой широкоугольный объектив

Если вы надеетесь, что вас заметят в День фотографирования природы, вам нужно взять с собой широкоугольный объектив, прежде чем отправиться на природу. Многие изображения выглядят потрясающе благодаря центральному фокусу, и хотя изображения окружающей среды также имеют основной объект, идея состоит в том, чтобы продемонстрировать ощущение широко открытого пространства.

Кроме того, эти линзы обеспечивают большую глубину резкости. А если этого недостаточно, вы также можете использовать более короткие выдержки, поскольку широкоугольные объективы пропускают больше света. Некоторые из этих советов по фотосъемке природы могут зависеть от конкретной ситуации, но редко бывают случаи, когда широкоугольные объективы не идеальны.

2. Выберите более длинное фокусное расстояние

Короткое фокусное расстояние обеспечивает более широкий угол обзора, но фотосъемка природы, по сути, требует баланса. Например, если вы делаете снимки животных в дикой природе, для лучшего увеличения потребуется большее фокусное расстояние. Хотя мы все хотели бы сфотографировать гиппопотама вблизи, важно помнить, что фотосъемка природы иногда несет в себе неотъемлемый риск, который требует расстояния для безопасности.

3. Понимание вашего объекта

Когда дело доходит до фотографии природы, очень важно, чтобы вы хорошо знали свой объект. Дело в том, что мы получаем более качественные изображения, когда понимаем наши объекты. Например, если вы узнаете поведение львицы перед атакой, вы будете лучше подготовлены к тому, чтобы сделать идеальное фото. И если вы узнали, что гигантская акула практически безвредна для людей, вы можете просто получить крупный план страшного вида пацифиста.

4. Используйте формат RAW

Многие начинающие фотографы, особенно те, кто предпочитает изображения, ориентированные на человека, не используют формат RAW в своих повседневных поисках красоты. Это связано с тем, что он может занимать значительное количество места на карте памяти. Однако, когда дело доходит до фотографии природы, формат RAW обычно является вашим лучшим другом.

По сравнению с форматированием JPEG, камеры, которые захватывают изображения RAW, производят необработанные конечные продукты. Это означает, что у вас будет огромное количество информации о пикселях, с которой вы сможете работать позже при редактировании фотографий. Редко изображение передает природу так идеально, как кажется на самом деле. Итак, будьте уверены, нет ничего постыдного в пост-щелчковом редактировании.

5. Помните о правиле третей

Правило третей требует, чтобы вы представили изображение, состоящее из девяти равных частей, путем разделения вашего вида двумя равноудаленными вертикальными и горизонтальными линиями. Правило гласит, что важные аспекты вашей фотографии должны располагаться вдоль этих линий или там, где они пересекаются друг с другом.

При съемке таких изображений важно руководствоваться своим здравым смыслом или просто сделать несколько фотографий с разной композицией. Несомненно, будут случаи, когда фокус будет лучше всего находиться в центре. Однако правило третей заставляет взгляд зрителя блуждать по кадру.

Сделав это, те, кто увидит ваши изображения, увидят гораздо больше естественной среды. Кроме того, размещение объектов вдоль этих линий создает больше энергии и напряжения.

6. Определите свой объект

Объект съемки природы часто очевиден. Если вы снимаете дикую природу, это, очевидно, животное. Однако когда дело доходит до пейзажной фотографии, определить объект может быть сложнее.

Что выделяется в видоискателе? Река, луг, скала или даже облака могут показаться обычными, но правильный фотограф может сделать их необычными. Никогда не делайте фото случайно, потому что оно «выглядит красиво». Выберите объект и сделайте соответствующий снимок сцены.

7. Используйте естественное освещение в своих интересах

Для съемки природы иногда требуется надежная вспышка на вашей камере. Однако, если это вообще возможно, вы должны попытаться использовать естественный свет. При съемке изображений сразу после восхода солнца или непосредственно перед закатом естественное освещение обеспечивает мягкое и туманное качество, что обеспечивает равномерное освещение и отсутствие резких теней.

Не зря этот час называют золотым часом. Не бойтесь делать снимки в так называемый синий час (прямо перед восходом или после захода солнца). Равномерно рассеянный солнечный свет может сделать отличные фотографии.

8. Использование воды для зеркального эффекта

Горные пейзажи, отражающиеся в кристально чистых озерах, — одни из самых потрясающих примеров фотографии природы. Независимо от темы вашего изображения, запечатление отражения в воде может только добавить ему величия. Если это ваша цель, золотой час — самое подходящее время, чтобы сделать снимок.

Однако вы должны понимать, что для получения идеального зеркального отображения требуется несколько шагов. Лучше всего использовать штатив, а также использовать режим ТВ или приоритет выдержки. Также хорошей практикой является позволить вашей камере выбирать диафрагму при использовании длинной выдержки для получения наиболее четкого отражения.

9. Не останавливайтесь на Instagram

Instagram и другие онлайн-инструменты для обмена можно использовать для создания красивого монтажа ваших естественных изображений. Однако, как вы, возможно, узнали, просматривая книги о фотографии природы, продаваемые в книжных магазинах, перелистывание страниц физического тома вызывает чувство благоговения, когда каждое новое изображение выпрыгивает со страницы.

Даже если вы не планируете продавать бумажные издания своих работ по фотографии природы. На самом деле создание фотокниги для себя имеет множество преимуществ. Это простой способ продемонстрировать свои навыки друзьям и семье, а коллекция может стать идеальным портфолио для потенциальных клиентов. Фотокнига профессионального уровня может быть на вес золота.

Фотосъемка природы: все о деталях

Если вы только начинаете или уже были опубликованы в последнем выпуске Nature , всегда есть возможности для совершенствования, когда дело доходит до фотографии природы. Нюансы съёмки естественных мест обитания во всей их красоте могут показаться пустяковыми. Однако даже малейшие изменения могут вывести вашу фотоигру на новый уровень. Используя эти советы, вы сможете должным образом увековечить момент в постоянно меняющейся обстановке.

‍

10 верных способов сделать захватывающие фотографии природы

Мало что вдохновляет больше, чем исключительная фотография природы. Будь то медведь, прогуливающийся по полю, летящая птица или закат над морем; впечатляющие изображения природы захватывают наше внимание и вовлекают нас — и заставляют нас чувствовать, что мы вступаем в образ!

Одна из замечательных особенностей фотографии заключается в том, что она позволяет остановить время и запечатлеть момент, который вы сможете оглянуться назад. С фотографией природы это, безусловно, так. Мир природы таит в себе множество уникальных возможностей, которые только и ждут, чтобы их использовали.

Научиться замечать такие моменты и научиться эффективно передавать то, что вы видите лично, через объектив камеры — вот что такое великолепная фотография природы.

photo by luigi alesi

Независимо от того, путешествуете ли вы через полмира или ступаете на свой задний двор – вас ждут великолепные кадры природы, которые только и ждут, чтобы их запечатлели. Даже в городе есть возможности — просто отправляйтесь в местный парк или поищите микрожизнь!

Если вы хотите делать красивые фотографии природы, вот несколько советов, которые помогут вам в ваших поисках впечатляющих и вдохновляющих снимков.

1. Будьте готовы

Несмотря на то, что многие возможности для фотосъемки бывают неожиданными, не помешает быть готовым, отправляясь с камерой. Имея общее представление о том, что вы надеетесь запечатлеть, вы сможете понять, какое снаряжение взять с собой, и поможет вам рассчитать время для прогулки. Например, если вы надеетесь сфотографировать определенный тип птиц или животных, знание того, в какое время они наиболее активны, поможет вам понять, когда нужно идти.

фото, отредактированное с использованием предустановок Contrastly Light Leaks из набора предустановок Solar Spots, Light Leaks, & Flares.

2. Принесите штатив

Хотя это и не является строго обязательным, съемка природы часто может выиграть от длительной выдержки и использования штатива. Для длинных выдержек требуется штатив, чтобы предотвратить дрожание камеры и размытие изображений.

3. Используйте правильный объектив

Возьмите с собой лучшие объективы для работы. Если у вас есть широкоугольный объектив, возьмите его с собой, особенно если вы снимаете пейзажи. Телеобъектив — еще один отличный объектив для съемки природы, позволяющий вам приблизиться к неуловимым животным. Вы также можете взять с собой макрообъектив, чтобы снимать крупным планом крошечные цветы, листья, капли воды и другие микрообъекты — хотя в крайнем случае телеобъектив может работать для съемки изображений, которые довольно близко.

photo by Les Haines

4. Используйте фильтр

Фильтры — это инструмент, которым часто пренебрегают при съемке природы, но добавление простого поляризатора к вашему набору — отличный способ сделать фотографии с более насыщенными и глубокими цветами. Поляризационный фильтр помогает затемнить светло-голубое небо, придавая небу более насыщенный оттенок синего. Это также помогает уменьшить блики, что особенно полезно при фотографировании водоемов, поскольку позволяет запечатлеть камни и песок на дне на мелководье. Градуированный фильтр нейтральной плотности (ND) — еще один отличный вариант для пейзажных изображений. При фотографировании изображений, которые включают небо и передний план, небо имеет тенденцию становиться размытым, а земля часто выглядит недоэкспонированной. Фильтр ND, по сути, действует как солнцезащитные очки для вашего объектива, позволяя вам обеспечить идеальную экспозицию как неба, так и земли.

5. Найдите точку фокусировки

Почти каждая композиция может выиграть от сильной и четко определенной точки фокусировки. Наличие четкой точки интереса на фотографии направляет интерес зрителя именно туда, куда он должен направляться, и в результате получается сильное и визуально приятное изображение.

6.

Убедитесь, что в ваших пейзажных изображениях есть много переднего плана. Добавление переднего плана помогает подготовить сцену для вашей фотографии, добавляя ощущение контекста и глубины к вашим изображениям. Это также может помочь привлечь зрителя к фотографии, направляя внимание на фокус. Вы также можете использовать передний план для кадрирования изображения, придавая изображению более реалистичный, трехмерный вид.

фото Зака Дишнера

7. Учитывайте правило третей

Учитывайте правило третей при съемке изображений природы. Это правило требует, чтобы объект располагался сбоку от изображения, а не в мертвой точке. Правило третей часто используется для создания изображений, которые являются более динамичными, чем фотографии с объектом в центре, которые имеют тенденцию быть более статичными. Хотя стоит отметить, что для некоторых композиций будет лучше, если главная достопримечательность будет в центре, поэтому имейте это в виду при компоновке изображений.

8. Посмотрите, чтобы передать движение

Подумайте о том, чтобы добавить « движение » в свои снимки природы. Движение может быть в виде бегущих рек или водопадов, качающихся на ветру деревьев или летающих птиц. При съемке плавно текущей воды или мягких полосатых облаков используйте длительную выдержку и штатив для устойчивости камеры. Длинная выдержка сделает движущийся объект слегка размытым, что может привести к эффектным изображениям.

9. Ищите свет

Правильный свет может иметь решающее значение в фотографии и часто может привести к драматичным и исключительным изображениям природы. Золотой час — отличное время для съемки как пейзажных, так и крупных планов. Освещение в это время заливает все мягким золотым сиянием, заставляя изображения казаться неземными, почти потусторонними. Освещение сразу после грозы также может дать необычное и эффектное освещение, идеально подходящее для пейзажных снимков.

фото Олли Хенце

10.

Следите за глубиной резкости ваших изображений. При съемке крупным планом вы можете использовать широкую диафрагму (небольшое число) для меньшей глубины резкости. Это привлечет ваш объект в фокус, а фон будет размыт. Для пейзажных изображений лучше использовать маленькую диафрагму, чтобы большая часть изображения была в фокусе.

Свернуть с проторенной дорожки

При съемке природы обычно лучше всего делать как крупные планы, так и пейзажи. Захватывающие пейзажи и крупные планы флоры и фауны создают отличные снимки, поэтому обязательно ищите скрытые возможности и детали при съемке природы. Большие возможности часто находятся прямо под ногами — цветок, спрятанный среди грибов, растущих на бревне, или крошечные ростки, растущие сквозь мох. Крупные планы могут быть отличным способом продемонстрировать красоту природы.

Имейте в виду, что природа часто непредсказуема, и важно уметь плыть по течению. Возможности для фото часто будут появляться там, где вы меньше всего их ожидаете, а возможность обнаружить скрытые возможности и захватывающие детали, которые можно добавить к вашим фотографиям, позволит вам сделать несколько уникальных и красивых изображений.

Вам нравится фотографировать природу? Поделитесь своими фотографиями с нами через Twitter или Facebook!

Эволюция физической картины природы

Примечание редактора: мы перепечатываем эту статью Пола Дирака из майского выпуска Scientific American за 1963 год, поскольку она может быть интересна слушателям подкастов Science Talk от 24 июня 2010 и 25 июня 2010 года. , в котором отмеченный наградами писатель и физик Грэм Фармело обсуждает Самый странный человек , свою биографию британского физика-теоретика, лауреата Нобелевской премии.

В этой статье я хотел бы обсудить развитие общей физической теории: как она развивалась в прошлом и как можно ожидать ее развития в будущем. Можно смотреть на это постоянное развитие как на процесс эволюции, процесс, который продолжается уже несколько столетий.

Первый главный шаг в этом процессе эволюции был сделан Ньютоном. До Ньютона люди считали мир по существу двухмерным — двумя измерениями, в которых можно ходить, — а верхнее и нижнее измерения казались чем-то принципиально иным. Ньютон показал, как можно рассматривать направление вверх и вниз как симметричное двум другим направлениям, введя гравитационные силы и показав, как они занимают свое место в физической теории. Можно сказать, что Ньютон позволил нам перейти от картины с двумерной симметрией к картине с трехмерной симметрией.

Эйнштейн сделал еще один шаг в том же направлении, показав, как можно перейти от изображения с трехмерной симметрией к изображению с четырехмерной симметрией. Эйнштейн ввел время и показал, как оно играет роль, во многом симметричную трем измерениям пространства. Однако эта симметрия не совсем совершенна. Картина Эйнштейна заставляет думать о мире с четырехмерной точки зрения, но эти четыре измерения не полностью симметричны. В четырехмерной картине есть некоторые направления, отличные от других: направления, называемые нулевыми направлениями, по которым может двигаться луч света; следовательно, четырехмерное изображение не является полностью симметричным. Тем не менее, между четырьмя измерениями существует большая доля симметрии. Единственное отсутствие симметрии, что касается уравнений физики, заключается в появлении знака минус в уравнениях относительно временного измерения по сравнению с тремя пространственными измерениями [см. верхнее уравнение на диаграмме].

Итак, мы имеем развитие от трехмерной картины мира к четырехмерной. Читатель, вероятно, не обрадуется такой ситуации, потому что мир все еще представляется его сознанию трехмерным. Как можно внести эту видимость в четырехмерную картину, которую Эйнштейн требует от физика?

То, что представляется нашему сознанию, на самом деле является трехмерным участком четырехмерной картины. Мы должны взять трехмерный разрез, чтобы дать нам то, что представляется нашему сознанию в одно время; позже у нас будет другое трехмерное сечение. Задача физика состоит главным образом в том, чтобы связать события в одном из этих разделов с событиями в другом разделе, относящимися к более позднему времени. Таким образом, картина с четырехмерной симметрией не дает нам всей ситуации. Это становится особенно важным, если принять во внимание развитие квантовой теории. Квантовая теория научила нас тому, что мы должны принимать во внимание процесс наблюдения, а наблюдения обычно требуют, чтобы мы вводили трехмерные участки четырехмерной картины Вселенной.

Специальная теория относительности, введенная Эйнштейном, требует, чтобы мы придали всем законам физики форму, отображающую четырехмерную симметрию. Но когда мы используем эти законы для получения результатов наблюдений, мы должны привнести нечто дополнительное к четырехмерной симметрии, а именно трехмерные сечения, описывающие наше сознание Вселенной в определенное время.

Эйнштейн сделал еще один важнейший вклад в развитие нашей физической картины: он выдвинул общую теорию относительности, которая требует от нас предположения, что физическое пространство искривлено. До этого физики всегда работали с плоским пространством, трехмерным плоским пространством Ньютона, которое затем было расширено до четырехмерного плоского пространства специальной теории относительности. Общая теория относительности внесла действительно важный вклад в эволюцию нашей физической картины, потребовав от нас перехода к искривленному пространству. Общие требования этой теории означают, что все законы физики могут быть сформулированы в искривленном четырехмерном пространстве и что они показывают симметрию между четырьмя измерениями. Но опять же, когда мы хотим внести наблюдения, как это необходимо, если мы смотрим на вещи с точки зрения квантовой теории, мы должны обратиться к части этого четырехмерного пространства. При искривлении четырехмерного пространства любое сечение, которое мы делаем в нем, также должно быть искривлено, потому что в общем случае мы не можем придать смысл плоскому сечению в искривленном пространстве. Это приводит нас к картине, в которой мы должны взять искривленные трехмерные сечения в искривленном четырехмерном пространстве и обсудить наблюдения в этих сечениях.

В течение последних нескольких лет люди пытались применить квантовые идеи к гравитации, а также к другим явлениям физики, и это привело к довольно неожиданному развитию, а именно к тому, что если взглянуть на теорию гравитации с точки зрения При рассмотрении сечений обнаруживается, что некоторые степени свободы выпадают из теории. Гравитационное поле представляет собой тензорное поле с 10 компонентами. Выясняется, что шести компонентов достаточно для описания всего, что имеет физическое значение, а остальные четыре можно исключить из уравнений. Однако нельзя выделить шесть важных компонентов из полного набора из 10 таким образом, чтобы это не нарушило четырехмерную симметрию. Таким образом, если кто-то настаивает на сохранении четырехмерной симметрии в уравнениях, он не может приспособить теорию гравитации к обсуждению измерений так, как этого требует квантовая теория, не принуждая себя к более сложному описанию, чем это необходимо в физической ситуации. Этот результат заставил меня усомниться в том, насколько фундаментальным является требование четырехмерности в физике. Несколько десятилетий назад казалось совершенно очевидным, что всю физику нужно выразить в четырехмерной форме. Но теперь кажется, что четырехмерная симметрия не имеет такого первостепенного значения, поскольку описание природы иногда упрощается, когда от нее отходят.

Теперь я хотел бы перейти к развитию квантовой теории. Квантовая теория — это обсуждение очень мелких вещей, и она сформировала главный предмет физики на протяжении последних 60 лет. В этот период физики накопили довольно много экспериментальной информации и разработали соответствующую ей теорию, и это сочетание теории и эксперимента привело к важным изменениям в физической картине мира.

Квант впервые появился, когда Планк обнаружил необходимость предположить, что энергия электромагнитных волн может существовать только в единицах, кратных определенной единице, в зависимости от частоты волн, чтобы объяснить закон излучения черного тела . Затем Эйнштейн открыл ту же единицу энергии, возникающую при фотоэффекте. В этих ранних работах по квантовой теории нужно было просто принять единицу энергии, не имея возможности включить ее в физическую картину.

Первой новой картиной, которая появилась, была картина Бора об атоме. Это была картина, в которой электроны двигались по определенным четко определенным орбитам и время от времени совершали прыжок с одной орбиты на другую. Мы не могли представить себе, как произошел прыжок. Мы просто должны были принять это как своего рода разрыв. Представление Бора об атоме работало только для частных примеров, по существу, когда имелся только один электрон, важный для рассматриваемой проблемы. Таким образом, картина была неполной и примитивной.

Большой прогресс в квантовой теории произошел в 1925 году, когда была открыта квантовая механика. Это продвижение было осуществлено независимо друг от друга двумя людьми, сначала Гейзенбергом, а вскоре после этого Шрёдингером, работавшими с разных точек зрения. Гейзенберг работал, придерживаясь экспериментальных данных о спектрах, которые накапливались в то время, и он обнаружил, как экспериментальная информация может быть вписана в схему, известную сейчас как матричная механика. Все экспериментальные данные спектроскопии прекрасно укладывались в схему матричной механики, и это приводило к совершенно иной картине атомного мира. Шредингер работал с более математической точки зрения, пытаясь найти красивую теорию для описания атомных событий, и ему помогли идеи де Бройля о волнах, связанных с частицами. Ему удалось развить идеи де Бройля и получить очень красивое уравнение, известное как волновое уравнение Шредингера, для описания атомных процессов. Шредингер получил это уравнение чистым размышлением, ища красивое обобщение идей де Бройля, а не следя за экспериментальным развитием предмета, как это делал Гейзенберг.

Я мог бы рассказать вам историю, которую я услышал от Шредингера, о том, как, когда у него впервые появилась идея этого уравнения, он сразу же применил ее к поведению электрона в атоме водорода, а затем получил результаты, которые не совпадали с экспериментом. Разногласие возникло потому, что в то время не было известно, что электрон имеет спин. Это, конечно, было большим разочарованием для Шредингера, и это заставило его отказаться от работы на несколько месяцев. Затем он заметил, что если он применит теорию более приблизительным образом, не принимая во внимание уточнения, требуемые теорией относительности, то в этом грубом приближении его работа будет согласовываться с наблюдением. Он опубликовал свою первую статью только с этим грубым приближением, и таким образом волновое уравнение Шредингера было представлено миру. Потом, конечно, когда узнали, как правильно учитывать спин электрона, несоответствие между результатами применения релятивистского уравнения Шредингера и экспериментом полностью прояснилось.

Я думаю, что в этой истории есть мораль, а именно то, что красота в уравнениях важнее, чем их соответствие эксперименту. Если бы Шредингер был более уверен в своей работе, он мог бы опубликовать ее на несколько месяцев раньше и опубликовать более точное уравнение. Это уравнение теперь известно как уравнение Клейна-Гордона, хотя на самом деле оно было открыто Шредингером и фактически было открыто Шредингером до того, как он открыл свою нерелятивистскую трактовку атома водорода. Кажется, что если кто-то работает с точки зрения красоты в своих уравнениях и если у него действительно есть здравая проницательность, он находится на верном пути прогресса. Если между результатами своей работы и экспериментом нет полного совпадения, то не следует позволять себе слишком унывать, так как расхождение вполне может быть связано с неучтенными должным образом мелкими особенностями, которые выяснятся в дальнейшем. развития теории.

Так была открыта квантовая механика. Это привело к резкому изменению физической картины мира, возможно, к самому большому из всех, что когда-либо происходили. Это изменение происходит из-за того, что нам приходится отказываться от детерминированной картины, которую мы всегда считали само собой разумеющейся. Мы приходим к теории, которая не предсказывает с уверенностью, что произойдет в будущем, а дает нам информацию только о вероятности возникновения различных событий. Этот отказ от определенности был очень спорным вопросом, и некоторым людям он совсем не нравится. Особенно Эйнштейну это никогда не нравилось.

Хотя Эйнштейн внес один из величайших вкладов в развитие квантовой механики, он все же всегда враждебно относился к той форме, в которую квантовая механика превратилась при его жизни и которую она сохраняет до сих пор.

Враждебность некоторых людей к отказу от детерминированной картины может быть сосредоточена в широко обсуждаемой статье Эйнштейна, Подольского и Розена, посвященной трудностям формирования непротиворечивой картины, которая по-прежнему дает результаты в соответствии с правилами квантовая механика. Правила квантовой механики вполне определенные. Люди умеют рассчитывать результаты и сравнивать результаты своих расчетов с экспериментом. Все согласны с формализмом. Он работает настолько хорошо, что никто не может позволить себе не согласиться с ним. Но все же картина, которую мы должны установить за этим формализмом, остается предметом споров.

Я хотел бы предложить не слишком беспокоиться об этом противоречии. Я очень сильно чувствую, что стадия, которой достигла физика в настоящее время, не является конечной стадией. Это всего лишь один этап в эволюции нашей картины природы, и мы должны ожидать, что этот процесс эволюции будет продолжаться в будущем, как биологическая эволюция продолжается в будущем. Нынешний этап физической теории — это просто ступенька на пути к лучшим этапам, которые у нас будут в будущем. Можно быть совершенно уверенным, что лучшие этапы будут просто из-за трудностей, возникающих в современной физике.

Теперь я хотел бы немного остановиться на трудностях современной физики. У читателя, не являющегося экспертом в предмете, может сложиться впечатление, что из-за всех этих трудностей физическая теория находится в довольно плохом состоянии, а квантовая теория не очень хороша. Я хотел бы исправить это впечатление, сказав, что квантовая теория — чрезвычайно хорошая теория. Это дает прекрасное согласие с наблюдениями за широким кругом явлений. Нет сомнения, что это хорошая теория, и единственная причина, по которой физики так много говорят о ее трудностях, состоит в том, что интересны именно трудности. Все успехи теории воспринимаются как нечто само собой разумеющееся. Нельзя добиться успеха, просто снова и снова перечисляя успехи, тогда как, говоря о трудностях, можно надеяться на некоторый прогресс.

Трудности в квантовой теории бывают двух видов. Я мог бы назвать их трудностями первого класса и трудностями второго класса. Трудности первого класса — это те трудности, о которых я уже упоминал: как составить непротиворечивую картину правил современной квантовой теории? Эти трудности первого класса в действительности не беспокоят физика. Если физик умеет вычислять результаты и сравнивать их с экспериментом, он вполне счастлив, если результаты согласуются с его экспериментами, а это все, что ему нужно. Только философа, желающего получить удовлетворительное описание природы, беспокоят трудности первого класса.

Помимо трудностей первого класса существуют трудности второго класса, которые возникают из-за того, что современные законы квантовой теории не всегда адекватны для получения каких-либо результатов. Если применить законы к экстремальным условиям — к явлениям, связанным с очень высокими энергиями или очень малыми расстояниями, — иногда можно получить неоднозначные результаты или вообще не иметь смысла. 2 имеет значение 137, и не будет работать, когда оно имеет любое другое значение.

Физика будущего, конечно, не может иметь три величины h-bar, e и c в качестве фундаментальных величин. Только два из них могут быть основными, а третий должен быть производным от этих двух. Почти наверняка c будет одним из двух фундаментальных. Скорость света с настолько важна в четырехмерной картине и играет такую фундаментальную роль в специальной теории относительности, связывающей наши единицы пространства и времени, что она должна быть фундаментальной. Тогда мы сталкиваемся с тем, что из двух величин h-bar и e одна будет основной, а другая производной. Если h-полоса является фундаментальной, то e придется каким-то образом объяснять в терминах квадратного корня из h-полосы, и кажется крайне маловероятным, что какая-либо фундаментальная теория может дать e в терминах квадратного корня, поскольку квадратные корни не встречаются в основных уравнениях. Гораздо более вероятно, что e будет фундаментальной величиной, а h-полоса будет объясняться в терминах c^2. Тогда в основных уравнениях не будет квадратного корня. Я думаю, что можно быть в безопасности, если предположить, что в физической картине мы будем иметь на каком-то этапе в будущем e и c, которые будут фундаментальными величинами, а h-bar будет получен.

Если h-полоса является производной величиной, а не фундаментальной, весь наш набор представлений о неопределенности будет изменен: и в импульсе. Это соотношение неопределенностей не может играть фундаментальной роли в теории, в которой h-бар сам по себе не является фундаментальной величиной. Я думаю, можно с уверенностью предположить, что соотношения неопределенностей в их нынешнем виде не сохранятся в физике будущего.

Конечно, возврата к детерминизму классической физической теории не будет. Эволюция не идет назад. Придется идти вперед. Должно произойти какое-то новое развитие, совершенно неожиданное, о котором мы не можем догадаться, которое уведет нас еще дальше от классических идей, но которое полностью изменит обсуждение соотношений неопределенностей. И когда произойдет это новое развитие, люди сочтут, что все эти дискуссии о роли наблюдения в теории довольно бесполезны, потому что тогда у них будет гораздо лучшая точка зрения, с которой можно смотреть на вещи. Поэтому я скажу, что если мы сможем найти способ описания отношений неопределенностей и неопределенности современной квантовой механики, удовлетворяющий нашим философским идеям, мы можем считать себя счастливчиками. Но если мы не можем найти такой путь, в этом нет ничего страшного. Мы просто должны принять во внимание, что мы находимся на переходной стадии и что, пожалуй, совершенно невозможно получить удовлетворительную картину для этой стадии.

Я избавился от трудностей первого класса, сказав, что они на самом деле не так уж важны, что если можно добиться прогресса в их решении, то можно считать себя удачливым, а если нет, то не о чем по-настоящему беспокоиться. Трудности второго класса действительно серьезны. Они возникают главным образом из-за того, что когда мы применяем нашу квантовую теорию к полям так, как мы должны это сделать, если мы хотим привести ее в соответствие со специальной теорией относительности, интерпретируя ее в терминах трехмерных сечений, которые я упомянул, мы получаем уравнения, которые на первый взгляд все в порядке. Но когда кто-то пытается их решить, он обнаруживает, что они не имеют никаких решений. Здесь мы должны сказать, что у нас нет теории. Но физики очень изобретательны в этом, и они нашли способ добиться прогресса, несмотря на это препятствие. Они обнаруживают, что при попытке решить уравнения проблема заключается в том, что некоторые величины, которые должны быть конечными, на самом деле бесконечны. Получаются интегралы, которые расходятся, а не сходятся к чему-то определенному. Физики обнаружили, что есть способ обращаться с этими бесконечностями по определенным правилам, что позволяет получать определенные результаты. Этот метод известен как метод перенормировки.

Я просто объясню идею словами. Начнем с теории, включающей уравнения. В эти уравнения входят определенные параметры: заряд электрона e, масса электрона m и тому подобное. Затем оказывается, что эти величины, фигурирующие в исходных уравнениях, не равны измеренным значениям заряда и массы электрона. Измеренные значения отличаются от них некоторыми корректирующими членами — дельта е, дельта m и т. д., — так что общий заряд равен е + е, а полная масса m + дельта m. Эти изменения заряда и массы происходят благодаря взаимодействию нашей элементарной частицы с другими вещами. Затем говорят, что e + Delta e и m + Delta m, будучи наблюдаемыми вещами, являются важными вещами. Исходные e и m — это просто математические параметры; они ненаблюдаемы и, следовательно, являются всего лишь инструментами, которые можно отбросить, когда вы зайдете достаточно далеко, чтобы ввести вещи, которые можно сравнить с наблюдением. Это было бы вполне правильно, если бы Delta e и Delta m были малыми (или даже если бы они были не такими уж малыми, а конечными) поправками. Однако согласно настоящей теории дельта e и дельта m бесконечно велики. Несмотря на этот факт, можно по-прежнему использовать формализм и получать результаты в терминах e + Delta e и m + Delta m, которые можно интерпретировать, говоря, что исходные e и m должны быть минус бесконечность подходящей величины, чтобы компенсировать для Delta e и Delta m, которые бесконечно велики. Теорию можно использовать для получения результатов, сравнимых с экспериментом, в частности, для электродинамики. Удивительно то, что в случае электродинамики получаются результаты, чрезвычайно хорошо согласующиеся с опытом. Согласие применимо ко многим значащим цифрам — такая точность раньше была только в астрономии. Именно благодаря этому хорошему согласию физики придают некоторую ценность теории перенормировок, несмотря на ее нелогичный характер.

Кажется совершенно невозможным подвести эту теорию под математически обоснованную основу. Когда-то вся физическая теория была построена на математике, которая по своей сути была правильной. Я не говорю, что физики всегда пользуются надежной математикой; они часто используют необоснованные шаги в своих расчетах. Но раньше, когда они это делали, то просто из-за, можно сказать, лени. Они хотели получить результат как можно быстрее, не делая лишней работы. Чистый математик всегда мог прийти и озвучить теорию, внося дальнейшие шаги и, возможно, вводя довольно много громоздких обозначений и других вещей, которые желательны с математической точки зрения, чтобы все выразить. строго, но не вносят вклада в физические идеи. Прежнюю математику всегда можно было сделать обоснованной таким образом, но в теории перенормировки мы имеем теорию, которая бросила вызов всем попыткам математиков сделать ее обоснованной. Я склонен подозревать, что теория перенормировок не выживет в будущем и что замечательное согласие между ее результатами и экспериментом следует рассматривать как случайность.

Это, пожалуй, не совсем удивительно, потому что подобные случайности случались и раньше. На самом деле было обнаружено, что теория электронной орбиты Бора дает очень хорошее согласие с наблюдениями, пока мы ограничиваемся одноэлектронными проблемами. Я думаю, теперь люди скажут, что это соглашение было случайностью, потому что основные идеи теории орбит Бора были заменены чем-то совершенно другим. Я полагаю, что успехи теории перенормировок будут такими же, как успехи теории боровских орбит применительно к одноэлектронным задачам.

Теория перенормировки устранила некоторые из этих трудностей второго класса, если можно принять нелогичный характер отбрасывания бесконечностей, но она не устраняет их все. Осталось немало проблем, касающихся частиц, отличных от тех, которые входят в электродинамику: новых частиц — мезонов разного рода и нейтрино. Там теория все еще находится в примитивной стадии. Совершенно очевидно, что наши фундаментальные идеи должны будут коренным образом измениться, прежде чем эти проблемы смогут быть решены.

Одна из проблем — та, о которой я уже упоминал, об учете числа 137. Другие проблемы — как естественным образом ввести в физику фундаментальную длину, как объяснить отношения масс элементарных частиц и как объяснить другие их свойства. Я считаю, что для решения этих отдельных проблем потребуются отдельные идеи, и что они будут решаться одна за другой на последовательных этапах будущей эволюции физики. В этом вопросе я не согласен с большинством физиков. Они склонны думать, что будет открыта одна главная идея, которая решит все эти проблемы вместе. Я думаю, что слишком многого стоит надеяться, что кто-то сможет решить все эти проблемы вместе. Нужно максимально отделять их друг от друга и пытаться решать их по отдельности. И я верю, что будущее развитие физики будет состоять в том, чтобы решать их одну за другой, и что после того, как любая из них будет решена, останется великая загадка о том, как атаковать последующие.

Возможно, я мог бы обсудить некоторые идеи, которые у меня были о том, как можно решить некоторые из этих проблем. Ни одна из этих идей не проработана очень далеко, и я не возлагаю больших надежд ни на одну из них. Но я думаю, что они заслуживают краткого упоминания.

Одна из этих идей — ввести нечто, соответствующее светоносному эфиру, столь популярному среди физиков 19 века. Я уже говорил ранее, что физика не развивается вспять. Когда я говорю о повторном введении эфира, я не имею в виду вернуться к той картине эфира, которая была у человека в 19 веке.веке, но я намерен представить новую картину эфира, которая будет соответствовать нашим нынешним представлениям о квантовой теории. Возражение против старой идеи эфира состояло в том, что если вы предполагаете, что это жидкость, заполняющая все пространство, то в любом месте она имеет определенную скорость, которая разрушает четырехмерную симметрию, требуемую специальным принципом относительности Эйнштейна. Специальная теория относительности Эйнштейна убила эту идею эфира.

Но с нашей теперешней квантовой теорией нам больше не нужно связывать определенную скорость с какой-либо физической вещью, потому что скорость подчиняется соотношениям неопределенностей. Чем меньше масса интересующей нас вещи, тем важнее соотношения неопределенностей. Теперь эфир наверняка будет иметь очень маленькую массу, так что соотношения неопределенностей для него будут чрезвычайно важны. Следовательно, скорость эфира в каком-то конкретном месте не следует представлять как определенную, потому что она будет подчиняться соотношениям неопределенностей и, следовательно, может быть любой в широком диапазоне значений. Таким образом можно преодолеть трудности примирения существования эфира со специальной теорией относительности.

Это внесет одно важное изменение в наше представление о вакууме. Мы хотели бы думать о вакууме как об области, в которой у нас есть полная симметрия между четырьмя измерениями пространства-времени, как того требует специальная теория относительности. Если есть эфир, подчиненный соотношениям неопределенностей, точно иметь эту симметрию будет невозможно. Мы можем предположить, что скорость эфира с равной вероятностью может быть какой угодно в широком диапазоне значений, которые дают симметрию лишь приблизительно. Мы не можем каким-либо точным образом перейти к пределу, допускающему все значения скорости между плюсом и минусом скорости света, что нам пришлось бы сделать, чтобы сделать симметрию точной. Таким образом, вакуум становится недостижимым состоянием. Я не думаю, что это физическое возражение против теории. Это означало бы, что вакуум — это состояние, к которому мы можем приблизиться очень близко. Нет предела тому, насколько близко мы можем приблизиться к нему, но мы никогда не сможем его достичь. Я полагаю, что это вполне удовлетворило бы физика-экспериментатора. Однако это означало бы отход от понятия вакуума, которое мы имеем в квантовой теории, где мы начинаем с состояния вакуума, имеющего в точности симметрию, требуемую специальной теорией относительности.

Это одна из идей развития физики в будущем, которая изменит наше представление о вакууме, но изменит его таким образом, что это приемлемо для физика-экспериментатора. Продолжение теории оказалось трудным, потому что нужно было бы математически установить соотношения неопределенностей для эфира, и до сих пор не было обнаружено какой-либо удовлетворительной теории в этом направлении. Если бы его можно было удовлетворительно развить, это дало бы начало новому типу поля в физической теории, которое могло бы помочь в объяснении некоторых элементарных частиц.

Другая возможная картина, о которой я хотел бы упомянуть, касается вопроса о том, почему все наблюдаемые в природе электрические заряды должны быть кратны одной элементарной единице, т.е. Почему в природе не существует непрерывного распределения заряда? Предлагаемая мною картина восходит к идее силовых линий Фарадея и включает в себя развитие этой идеи. Силовые линии Фарадея — это способ изображения электрических полей. Если у нас есть электрическое поле в какой-либо области пространства, то, согласно Фарадею, мы можем провести набор линий, имеющих направление электрического поля. Близость линий друг к другу дает меру силы поля: они близки там, где поле сильное, и менее близки там, где поле слабое. Силовые линии Фарадея дают нам хорошее представление об электрическом поле в классической теории.

Когда мы переходим к квантовой теории, мы привносим некоторую дискретность в нашу основную картину. Мы можем предположить, что непрерывное распределение силовых линий Фарадея, которое мы имеем в классической картине, заменено всего несколькими дискретными силовыми линиями без силовых линий между ними. Теперь силовые линии на картине Фарадея заканчиваются там, где есть заряды. Поэтому с этими квантованными силовыми линиями Фарадея было бы разумно предположить, что заряд, связанный с каждой линией, который должен лежать на конце, если силовая линия имеет конец, всегда один и тот же (независимо от его знака) и равен всегда только электронный заряд, -е или +е. Это приводит нас к картине дискретных силовых линий Фарадея, каждая из которых связана с зарядом -e или +e. К каждой линии привязано направление, так что концы линии, имеющей два конца, не совпадают, и на одном конце есть заряд + e, а на другом — заряд — e. Конечно, у нас могут быть силовые линии, простирающиеся до бесконечности, и тогда заряда не будет.

Если мы предположим, что эти дискретные силовые линии Фарадея являются чем-то основным в физике и лежат в основе нашей картины электромагнитного поля, мы получим объяснение, почему заряды всегда кратны e. Это происходит потому, что если у нас есть какая-либо частица с оканчивающимися на ней силовыми линиями, то количество этих линий должно быть целым числом. Таким образом, мы получаем качественно вполне разумную картину.

Мы предполагаем, что эти силовые линии могут перемещаться. Некоторые из них, образующие замкнутые петли или просто простирающиеся от минус бесконечности до бесконечности, будут соответствовать электромагнитным волнам. У других будут концы, а концы этих линий будут зарядами. У нас может быть силовая линия, иногда обрывающаяся. Когда это происходит, у нас появляются два конца, и на обоих концах должны быть заряды. Этот процесс — разрыв силовой линии — послужил бы картиной для создания электрона (е-) и позитрона (е+). Это была бы вполне разумная картина, и если бы ее можно было развить, то она дала бы теорию, в которой е выступает как основная величина. Я еще не нашел никакой разумной системы уравнений движения для этих силовых линий, поэтому я просто выдвинул идею как возможную физическую картину, которую мы могли бы иметь в будущем.

На этой картинке есть одна очень привлекательная черта. Это сильно изменит обсуждение перенормировки. Перенормировка, которую мы имеем в нашей нынешней квантовой электродинамике, исходит из того, что мы начинаем с того, что люди называют голым электроном — электроном без заряда на нем. На определенном этапе теории вносят заряд и накладывают его на электрон, тем самым заставляя электрон взаимодействовать с электромагнитным полем. Это вносит возмущение в уравнения и вызывает изменение массы электрона, Delta m, которое должно быть добавлено к предыдущей массе электрона. Процедура довольно окольная, потому что она начинается с нефизической концепции голого электрона. Вероятно, в улучшенной физической картине, которую мы получим в будущем, голого электрона вообще не будет.

Вот такое положение дел у нас с дискретными силовыми линиями. Мы можем изобразить силовые линии в виде струн, и тогда электрон на картинке — это конец струны. Сама струна — это кулоновская сила вокруг электрона. Голый электрон означает электрон без кулоновской силы вокруг него. Это немыслимо с этой картиной, так же как немыслимо думать о конце куска нити, не думая о самой струне. Я думаю, что именно так мы должны пытаться развивать нашу физическую картину — привносить идеи, которые делают немыслимыми вещи, которых мы не хотим иметь. Снова у нас есть картина, которая выглядит разумной, но я не нашел правильных уравнений для ее развития.

Могу упомянуть третью фотографию, с которой я столкнулся в последнее время. Это предполагает отход от представления об электроне как о точке и представление о нем как о некоем шаре конечного размера. Конечно, идея изображать электрон в виде сферы на самом деле довольно старая, но прежде трудно было говорить о сфере, подверженной ускорению и неравномерному движению. Он будет искажаться, а как бороться с искажениями? Я предлагаю, чтобы электрон имел, вообще говоря, произвольную форму и размер. Будут некоторые формы и размеры, в которых он имеет меньше энергии, чем в других, и он будет иметь тенденцию принимать сферическую форму с определенным размером, в котором электрон имеет наименьшую энергию.

Эта картина протяженного электрона возникла благодаря открытию мю-мезона, или мюона, одной из новых физических частиц. У мюона есть удивительное свойство: он почти идентичен электрону, за исключением одного, а именно: его масса примерно в 200 раз больше массы электрона. Если не считать этого различия в массе, мюон удивительно похож на электрон, имея с чрезвычайно высокой степенью точности тот же самый спин и тот же самый магнитный момент относительно своей массы, что и электрон. Это приводит к предположению, что мюон следует рассматривать как возбужденный электрон. Если электрон — точка, представить себе, как его можно возбудить, становится довольно неловко. Но если электрон является наиболее стабильным состоянием для объекта конечного размера, то мюон может быть просто следующим наиболее стабильным состоянием, в котором объект подвергается своего рода колебаниям. Это идея, над которой я недавно работал. Есть трудности в развитии этой идеи, в частности, трудность введения правильного вращения.

Я упомянул три возможных пути развития нашей физической картины. Без сомнения, будут и другие, о которых подумают другие люди. Есть надежда, что рано или поздно кто-то найдет идею, которая действительно подходит и приведет к большому развитию. Я довольно пессимистично отношусь к этому и склонен думать, что ни один из них не будет достаточно хорош. Будущая эволюция фундаментальной физики, то есть разработка, которая действительно решит одну из фундаментальных проблем, например введение фундаментальной длины или вычисление отношения масс, может потребовать гораздо более радикальных изменений в нашей физической картине. . Это означало бы, что в наших нынешних попытках представить себе новую физическую картину мы заставляем наше воображение работать в терминах неадекватных физических понятий. Если это действительно так, как мы можем надеяться добиться прогресса в будущем?

Есть еще одна линия, по которой еще можно идти теоретическими средствами. По-видимому, одной из фундаментальных особенностей природы является то, что фундаментальные физические законы описываются в терминах математической теории великой красоты и силы, для понимания которой требуется довольно высокий уровень математики. Вы можете задаться вопросом: почему природа построена по этим принципам? Можно только ответить, что наше нынешнее знание, по-видимому, показывает, что природа так устроена. Мы просто должны принять это. Возможно, можно было бы описать ситуацию, сказав, что Бог — математик очень высокого порядка, и Он использовал очень продвинутую математику при построении вселенной. Наши слабые попытки в математике позволяют нам немного понять вселенную, и по мере того, как мы развиваем все более и более высшую математику, мы можем надеяться лучше понять вселенную.

Эта точка зрения дает нам еще один способ, которым мы можем надеяться добиться прогресса в наших теориях. Просто изучая математику, мы можем надеяться сделать предположение о том, какая математика войдет в физику будущего. Многие люди работают над математическим обоснованием квантовой теории, пытаясь лучше понять теорию и сделать ее мощнее и красивее. Если кто-то сможет найти правильное направление для такого развития, это может привести к будущему прогрессу, в котором люди сначала откроют уравнения, а затем, изучив их, постепенно научатся их применять. В какой-то степени это соответствует линии развития, происшедшей с открытием Шрёдингером своего волнового уравнения. Шредингер открыл уравнение, просто ища уравнение с математической красотой. Когда это уравнение было впервые открыто, люди увидели, что оно некоторым образом подходит, но общие принципы, согласно которым его следует применять, были выработаны лишь года два-три спустя. Вполне может быть, что следующий прогресс в физике произойдет в этом направлении: люди сначала откроют уравнения, а затем им потребуется несколько лет развития, чтобы найти физические идеи, лежащие в основе уравнений. Я лично считаю, что это более вероятный путь развития, чем попытка угадать физические картинки.

Конечно, может случиться так, что даже эта линия прогресса провалится, и тогда останется только экспериментальная линия. Физики-экспериментаторы продолжают свою работу совершенно независимо от теории, собирая огромный кладезь информации. Рано или поздно появится новый Гейзенберг, который сможет выделить важные особенности этой информации и увидеть, как их использовать таким же образом, как Гейзенберг использовал экспериментальное знание спектров для построения своей матричной механики. Неизбежно, что физика в конечном счете будет развиваться по этому пути, но нам, возможно, придется ждать довольно долго, если у людей не появятся блестящие идеи для развития теоретической стороны.

Изображение: Поль Дирак, предоставлено Wikimedia Commons

Высказанные мнения принадлежат авторам и не обязательно совпадают с мнением Scientific American.

Мир, где процветают люди и природа

Будущее, где процветают люди и природа

Максимально увеличивая нашу способность влиять на изменения в период до 2030 года, мы можем создать более светлое будущее для людей и нашей планеты.

Кто мы

Мы влияем на охрану природы более чем в 70 странах и территориях благодаря нашим членам, сотрудникам и ученым.

Чем мы занимаемся

Руководствуясь наукой и справедливостью, мы находим пути решения проблемы изменения климата и утраты биоразнообразия. Мы полны решимости добиться значительных изменений к 2030 году.

Как помочь

От волонтерства до сокращения своего углеродного следа — есть множество способов принять участие.

Пожертвуйте на нашу миссию

Сделайте пожертвование сегодня, и вы станете участником, финансирующим срочную прямую охрану и защиту интересов.

Каскадный головной убор Лес, расположенный в заповеднике Cascade Head Preservancy, к северу от Линкольн-Сити, штат Орегон. © Деван Кинг/TNC

Наша миссия

Сохранение земель и вод, от которых зависит вся жизнь

Каждый акр, который мы защищаем, и каждая миля реки, которую мы восстанавливаем, начинается с вас. Ваша поддержка помогает нам противостоять двойным угрозам изменения климата и утраты биоразнообразия в более чем 70 странах и территориях.

Пожертвовать сейчас

Получите наши последние новости о сохранении и узнайте, как мы защищаем наш природный мир.

Пожалуйста, не используйте это поле. Если вы войдете ничего в это текстовое поле ваш запрос не будет обрабатываться. Спасибо.

Адрес электронной почты:

Пожалуйста, представьте действующий адрес электронной почты

Вы уже зарегистрировались с этим адресом электронной почты. Чтобы просмотреть настройки электронной почты, посетите сайт nature. org/emailpreferences.

Возможно, мы обнаружили опечатку. Пожалуйста, введите действующий адрес электронной почты (в формате [email protected]). Вы хотели напечатать ?

Конкурс

Наш глобальный фотоконкурс 2022 года

Ознакомьтесь с некоторыми из потрясающих работ, присланных на Глобальный фотоконкурс этого года, прежде чем в этом месяце будут объявлены победители!

Просмотр представленных материалов

Особенность

Барбадос стремится к амбициозному сохранению океана

Этот инновационный проект по рефинансированию долга предоставит Барбадосу 50 миллионов долларов для оценки и защиты своих морских активов для устойчивого будущего.

Почему это так важно

Еще новости

Статья

Река в кризисе

28 августа 2022 г.

Водохранилище Грин-Маунтин Низкий уровень воды в водохранилище Грин-Маунтин в Хини к северу от Силверторна, штат Колорадо, 20 мая 2021 года. © Джейсон Хьюстон

Фоторепортаж

Фотографии могут спасти мир

01 августа 2019 г.

Статья в журнале

Как вода формирует нас

Ролейн Оссман | 26 фев. 2021 г.

Арканзас Семья Фондриест играет в воде в районе Хасти на реке Баффало Нэшнл в Хасти, штат Арканзас, США. Амелия и Генри выросли в Озарке всего за несколько минут до © Terra Fondriest

Функция

Наша чрезвычайная климатическая ситуация требует немедленного, полного и решительного реагирования

Леонардо Ласерда | 06 июля 2022 г.

Колибри в Бразилии Солнечный свет проникает сквозь крылья черно-белой якобинской колибри, открывая тайну природы, которую невозможно увидеть невооруженным глазом. © Кристиан Спенсер/TNC Photo Contest 2021

Функция

Подставка под пластик

09 апр. 2020 г.

Блэкбернская камышевка Эта маленькая североамериканская камышевка дважды в год летает между Северной и Южной Америкой. © Рэй Хеннесси

Теннесийская славка Численность этой маленькой птички увеличивается и уменьшается в зависимости от наличия ее любимой закуски — листового червя.