Астрономия как наука что изучает астрономия
Астрономия
Астрономия полезна потому, что она возвышает нас над нами самими; она полезна потому, что она величественна; она полезна потому, что она прекрасна. Именно она являет нам, как ничтожен человек телом и как он велик духом.
Анри Пуанкаре
Что такое астрономия?
Это наука, которая изучает Вселенную. А именно её движение, порядок и устройство. Помимо этого она занимается изучением происхождения и развития небесных тел и систем. Проще говоря, астрономия занимается исследованием космоса, планет и других объектов.
Правила астрономии основаны на наблюдениях и исследовании окружающего мира.
Как появилось понятие астрономия
Понятие астрономия возникло в Древней Греции. Ещё в то время, когда Пифагор и Аристотель начали изучать Вселенную.
Считается, что произошло понятие астрономия из древнегреческих слов астром-звезда и номос-закон. Получается, что переводится оно как звёздный закон. Или, наоборот, закон о звёздах.
Пифагор и Аристотель
Что изучает астрономия
Предметом изучения астрономии является целая Вселенная. Соответственно, сюда относятся все её объекты и системы.
Возникает вопрос: какие именно объекты и явления изучает астрономия? Разумеется, это звёзды, планеты, метеоры и кометы. Вдобавок, астрономия занимается исследованием галактик, туманностей и всего, что расположено в космическом пространстве.
Проще говоря, космос и есть предмет изучения астрономии.
Когда появилась наука
На самом деле, астрономия возникла раньше других наук. Действительно, это одна из самых древних наук.
Хотя какой-то конкретной даты образования астрономии назвать не удастся. Потому что зарождалась она очень давно. Приблизительно в III-II веках до нашей эры.
Необходимость в изучении окружающего мира появилась у наших предков с потребностью к выживанию. Связано это, в первую очередь, со способностью ориентирования на местности. Также на наблюдениях создавались принципы земледелия. Уже в те далёкие времена люди учились отсчитывать время. Все знания использовались во многих сферах деятельности человека. Пожалуй, начиная от базовых потребностей, таких как пропитание, одежда. И заканчивая расширением кругозора и удовлетворением своего любопытства.
Античная астрономия
Принято считать, что основоположником науки является учёный Гиппарх. Ведь он один их первых, кто рассчитал движение Солнца и Луны. Вообще-то, он и описал их. Кстати, Гиппарх ввёл разделение звёзд на шесть классов, основываясь на их яркости. Между прочим, эта классификация актуальна до сих пор.
Задачи астрономии
Как и любая другая наука, астрономия преследует свои цели и задачи.
Сейчас выделяют три главные задачи:
1) изучение положений и движения небесных тел, а также определение их форм и размеров;
2) изучение строения и структуры небесных тел;
3) исследование образования, развития и будущего небесных тел.
Раньше астрономия больше основывалась на философских взглядах. Теперь же, с развитием технологий это более точная наука. Безусловно, сегодня она тесно переплетается с математикой, физикой, химией и биологией. Несомненно, философия также не исключена из основ астрономии.
В чём состоит основная цель астрономии? Вероятно, что вы уже поняли её.
Указанная нами фундаментальная наука нацелена на изучение и исследование явлений и объектов Вселенной. Разумеется, для того, чтобы понять саму суть Вселенной. Узнать структуру и особенности.
Человечество мечтает постичь её тайны и загадки. Учёные пытаются объяснить, как всё образовалось. Более того, все хотят выяснить, что нас ждёт в будущем. Доискаться до истины и получить истинное представление о мире.
Благодаря астрономии мы уже многое узнали. В дальнейшем, можно с уверенностью сказать, нас ждёт еще много нового. Ведь прогресс не стоит на месте. Без сомнения, наука развивалась, развивается и будет развиваться.
А пока, до скорых встреч!
Астрономия как наука что изучает астрономия
Астрономия является одной из древнейших наук, истоки которой относятся к каменному веку (VI-III тысячелетия до н. э.).
Астрономия это наука, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем.
О первоначальной значимости развития астрономических знаний можно судить в связи с практическими потребностями людей. Их можно разделить на несколько групп:
Зарождение астрономии в астрологических идеях свойственно мифологическому мировоззрению древних цивилизаций.
Этапы развития астрономии
I-й Античный мир (до н. э). Философия →астрономия → элементы математики (геометрия). Древний Египет, Древняя Ассирия, Древние Майя, Древний Китай, Шумеры, Вавилония, Древняя Греция.
Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии: ФАЛЕС Милетский (625-547, Др.Греция), ЕВДОКС Книдский (408- 355, Др. Греция), АРИСТОТЕЛЬ (384-322, Македония, Др. Греция), АРИСТАРХ Самосский (310-230, Александрия, Египет), ЭРАТОСФЕН (276-194, Египет), ГИППАРХ Родосский (190-125г, Др.Греция).
Археологами установлено, что человек владел начальными астрономическими знаниями уже 20 тыс. лет назад в эпоху каменного века.
II-ой Дотелескопический период. (наша эра до 1610г). Упадок науки и астрономии. Развал Римской империи, набеги варваров, зарождение христианства. Бурное развитие арабской науки. Возрождение науки в Европе. Современная гелиоцентрическая система строения мира.
Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии в данный период: Клавдий ПТОЛЕМЕЙ (Клавдиус Птоломеус)( 87-165, Др. Рим ), БИРУНИ, Абу Рейхан Мухаммед ибн Ахмед аль – Бируни (973-1048, совр. Узбекистан), Мирза Мухаммед ибн Шахрух ибн Тимур (Тарагай) УЛУГБЕК(1394 –1449, совр. Узбекистан), Николай КОПЕРНИК (1473-1543,Польша), Тихо (Тиге) БРАГЕ (1546- 1601, Дания).
III-ий Телескопический до появления спектроскопии (1610-1814гг). Изобретение телескопа и наблюдения с его помощью. Законы движения планет. Открытие планеты Уран. Первые теории образования Солнечной системы.
Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии в данный период: Галилео ГАЛИЛЕЙ (1564-1642, Италия), Иоганн КЕПЛЕР (1571-1630, Германия), Ян ГАВЕЛИЙ (ГАВЕЛИУС) (1611-1687, Польша), Ганс Христиан ГЮЙГЕНС (1629-1695, Нидерланды), Джованни Доминико (Жан Доменик) КАССИНИ> (1625-1712, Италия-Франция), Исаак НЬЮТОН (1643-1727, Англия), Эдмунд ГАЛЛЕЙ ( ХАЛЛИ, 1656-1742, Англия), Вильям (Уильям) Вильгельм Фридрих ГЕРШЕЛЬ (1738-1822, Англия), Пьер Симон ЛАПЛАС (1749-1827, Франция).
IV-ый Спектроскопия и фотография. (1814-1900гг). Спектроскопические наблюдения. Первые определения расстояния до звезд. Открытие планеты Нептун.
Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии в данный период: Йозеф фон ФРАУНГОФЕР (1787-1826, Германия), Василий Яковлевич (Фридрих Вильгельм Георг) СТРУВЕ (1793-1864, Германия-Россия), Джордж Бидделл ЭРИ(ЭЙРИ, 1801-1892, Англия), Фридрих Вильгельм БЕССЕЛЬ (1784-1846, Германия), Иоганн Готфрид ГАЛЛЕ (1812-1910, Германия), Уильям ХЕГГИНС (Хаггинс, 1824-1910, Англия), Анжело СЕККИ (1818-1878, Италия), Федор Александрович БРЕДИХИН (1831-1904, Россия), Эдуард Чарльз ПИКЕРИНГ (1846-1919, США).
V-ый Современный период (1900-наст.время). Развитие применения в астрономии фотографии и спектроскопических наблюдений. Решение вопроса об источнике энергии звезд. Открытие галактик. Появление и развитие радиоастрономии. Космические исследования.
Астрономия
Астрономия является одной из древнейших наук. Доисторические культуры оставили после себя такие астрономические артефакты как древнеегипетские монументы и Стоунхендж. А первые цивилизации вавилонян, греков, китайцев, индийцев и майя уже проводили методические наблюдения ночного небосвода. После изобретения телескопа развитие астрономии было значительно ускорено. Исторически астрономия включала в себя астрометрию, навигацию по звёздам, наблюдательную астрономию, создание календарей и даже астрологию. В наши дни профессиональная астрономия часто рассматривается как синоним астрофизики.
В XX веке астрономия разделилась на две главные ветви: наблюдательную и теоретическую. Наблюдательная астрономия — это получение наблюдательных данных о небесных телах, которые затем анализируются. Теоретическая астрономия ориентирована на разработку компьютерных, математических или аналитических моделей для описания астрономических объектов и явлений. Эти две ветви дополняют друг друга: теоретическая астрономия ищет объяснения результатам наблюдений, а наблюдательная астрономия используется для подтверждения теоретических выводов и гипотез.
2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности астрономией и её понимания. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы всё ещё могут играть активную роль. Любительская астрономия привнесла свой вклад в ряд важных астрономических открытий.
Содержание
Этимология
Структура астрономии как научной дисциплины
Современная астрономия делится на ряд разделов, которые тесно связаны между собой, поэтому разделение астрономии в некоторой мере условно. Главнейшими разделами астрономии являются:
Эти три раздела в основном решают первую задачу астрономии (исследование движения небесных тел), и их часто называют классической астрономией.
Ряд разделов астрофизики выделяется по специфическим методам исследования.
В этих двух разделах в основном решаются вопросы второй задачи астрономии (строение небесных тел).
На основании всех полученных знаний о небесных телах последние два раздела астрономии решают её третью задачу (происхождение и эволюция небесных тел).
Курс общей астрономии содержит систематическое изложение сведений об основных методах и главнейших результатах, полученных различными разделами астрономии.
Одним из новых, сформировавшихся только во второй половине XX века, направлений является археоастрономия, которая изучает астрономические познания древних людей и помогает датировать древние сооружения, исходя из явления прецессии Земли.
Звёздная астрономия
Изучение звёзд и звёздной эволюции имеет фундаментальное значение для нашего понимания Вселенной. Астрономы изучают звёзды с помощью и наблюдений, и теоретических моделей, а сейчас и с помощью компьютерного численного моделирования.
Почти все элементы, более тяжелые чем водород и гелий, образуются в звёздах.
Предметы астрономии
Задачи астрономии
Основными задачами астрономии являются [1] :
Решение этих задач требует создания эффективных методов исследования — как теоретических, так и практических. Первая задача решается путём длительных наблюдений, начатых ещё в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для сравнительно близких к Земле небесных тел: Луны, Солнца, планет, астероидов и т. д.
Решение второй задачи стало возможным в связи с появлением спектрального анализа и фотографии. Изучение физических свойств небесных тел началось во второй половине XIX века, а основных проблем — лишь в последние годы.
Третья задача требует накопления наблюдаемого материала. В настоящее время таких данных ещё недостаточно для точного описания процесса происхождения и развития небесных тел и их систем. Поэтому знания в этой области ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.
Четвёртая задача является самой масштабной и самой сложной. Практика показывает, что для её решения уже недостаточно существующих физических теорий. Необходимо создание более общей физической теории, способной описывать состояние вещества и физические процессы при предельных значениях плотности, температуры, давления. Для решения этой задачи требуются наблюдательные данные в областях Вселенной, находящихся на расстояниях в несколько миллиардов световых лет. Современные технические возможности не позволяют детально исследовать эти области. Тем не менее, эта задача сейчас является наиболее актуальной и успешно решается астрономами ряда стран, в том числе и России.
История астрономии
Ещё в глубокой древности люди заметили взаимосвязь движения небесных светил по небосводу и периодических изменений погоды. Астрономия тогда была основательно перемешана с астрологией. Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время.
Астрономия — одна из старейших наук, которая возникла из практических потребностей человечества. По расположению звезд и созвездий первобытные земледельцы определяли наступления времен года. Кочевые племена ориентировались по Солнцу и звездам. Необходимость в летоисчислении привела к созданию календаря. Есть доказательства, что еще доисторические люди знали об основных явлениях, связанных с восходом и заходом Солнца, Луны и некоторых звезд. Периодическая повторяемость затмений Солнца и Луны была известна уже очень давно. Среди древнейших письменных источников встречаются описания астрономических явлений, а также примитивные расчетные схемы для предсказания времени восхода и захода ярких небесных тел и методы отсчета времени и ведения календаря. Астрономия успешно развивалась в Древнем Вавилоне, Египте, Китае и Индии. В китайской летописи описывается затмение Солнца, которое состоялось в 3-м тысячелетии до н. е. Теории, которые на основе развитых арифметики и геометрии объясняли и предсказывали движение Солнца, Луны и ярких планет, были созданы в странах Средиземноморья в последние века дохристианской эры и вместе с простыми, но эффективными приборами, служили практическим целям вплоть до эпохи Возрождения.
Особенно большого развития достигла астрономия в Древней Греции. Пифагор впервые пришел к выводу, что Земля имеет шарообразную форму, а Аристарх Самосский высказал предположение, что Земля вращается вокруг Солнца. Гиппарх во 2 в. до н. е. составил один из первых звездных каталогов. В произведении Птолемея «Альмагест», написанном в 2 ст. н. э., изложены т. н. геоцентрическую систему мира, которая была общепринятой на протяжении почти полутора тысяч лет. В средневековье астрономия достигла значительного развития в странах Востока. В 15 в. Улугбек построил вблизи Самарканда обсерваторию с точными в то время инструментами. Здесь был составлен первый после Гиппарха каталог звёзд. С 16 в. начинается развитие астрономии в Европе. Новые требования выдвигались в связи с развитием торговли и мореплавания и зарождением промышленности, способствовали освобождению науки от влияния религии и привели к ряду крупных открытий.
Рождение современной астрономии связывают с отказом от геоцентрической системы мира Птолемея (II век) и заменой ее гелиоцентрической системой Николая Коперника (середина XVI века), с началом исследований небесных тел с помощью телескопа (Галилей, начало XVII века) и открытием закона всемирного притяжения (Исаак Ньютон, конец XVII века). XVIII—XIX века были для астрономии периодом накопления сведений и знаний о Солнечной системе, нашу Галактику и физическую природу звезд, Солнца, планет и других космических тел. Появление крупных телескопов и осуществления систематических наблюдений привели к открытию, что Солнце входит в состав огромной дискообразной системы, состоящей из многих миллиардов звезд — галактики. В начале XX века астрономы обнаружили, что эта система является одной из миллионов подобных ей галактик. Открытие других галактик стало толчком для развития внегалактической астрономии. Исследование спектров галактик позволило Эдвину Хабблу в 1929 году выявить явление «разбегания галактик», которое впоследствии получило объяснения на основе общего расширения Вселенной.
В XX веке астрономия разделилась на две основные ветви: наблюдательный и теоретическую. Наблюдательная астрономия сосредоточена на наблюдениях небесных тел, которые затем анализируют с помощью основных законов физики. Теоретическая астрономия ориентирована на разработку моделей (аналитических или компьютерных) для описания астрономических объектов и явлений. Эти две ветви дополняют друг друга: теоретическая астрономия ищет объяснения результатам наблюдений, а наблюдательный астрономию применяют для подтверждения теоретических выводов и гипотез.
Научно-техническая революция XX века имела чрезвычайно большое влияние на развитие астрономии в целом и особенно астрофизики. Создание оптических и радиотелескопов с высоким разрешением, применение ракет и искусственных спутников Земли для внеатмосферных астрономических наблюдений привели к открытию новых видов космических тел: радиогалактик, квазаров, пульсаров, источников рентгеновского излучения и т. д.. Были разработаны основы теории эволюции звезд и космогонии Солнечной системы. Достижением астрофизики XX века стала релятивистская космология — теория эволюции Вселенной в целом.
2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности и понимании астрономии. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы все еще могут играть активную роль. Любительская астрономия внесла свой вклад в ряд важных астрономических открытий.
Астрономические наблюдения
Оптическая астрономия
Инфракрасная астрономия
Ультрафиолетовая астрономия
Радиоастрономия
Рентгеновская астрономия
Рентгеновская астрономия изучает астрономические объекты в рентгеновском диапазоне. Обычно объекты излучают рентгеновское излучение благодаря:
Гамма-астрономия
Астрономия полей, которые не основываются на электромагнитном спектре
К Земле, исходя из очень больших расстояний, попадает не только электромагнитное излучение, но и другие типы элементарных частиц.
Планетарная астрономия использует также непосредственное изучение с помощью космических кораблей и исследовательских миссий типа «по образцам и обратно» (Sample Return). К ним относятся полеты миссий с использованием датчиков; спускных аппаратов, которые могут проводить эксперименты на поверхности объектов, а также позволяют осуществлять удаленное зондирование материалов или объектов и миссии доставки на Землю образцов для прямых лабораторных исследований.
Астрометрия и небесная механика
Внеатмосферная астрономия
Исследования с помощью космической техники занимают особое место среди методов изучения небесных тел и космической среды. Начало было положено запуском в СССР в 1957 году первого в мире искусственного спутника Земли. Космические аппараты позволили проводить исследования во всех диапазонах длин волн электромагнитного излучения. Поэтому современную астрономию часто называют всеволновой. Внеатмосферные наблюдения позволяют принимать в космосе излучения, которые поглощает или очень меняет земная атмосфера: радиоизлучения некоторых длин волн, не доходят до Земли, а также корпускулярные излучения Солнца и других тел. Исследование этих, ранее недоступных видов излучения звезд и туманностей, межпланетной и межзвездной среды очень обогатили наши знания о физических процессах Вселенной. В частности, было открыто неизвестные ранее источники рентгеновского излучения — рентгеновские пульсары. Много информации о природе отдаленных от нас тел и их систем также одержана благодаря исследованиям, выполненным с помощью установленных спектрографов на различных космических аппаратах.
Теоретическая астрономия
Теоретики в области астрономии стремятся создавать теоретические модели и выяснить в исследованиях последствия этих моделирований. Это позволяет наблюдателям искать данные, которые могут опровергнуть модель или помогает в выборе между несколькими альтернативными или противоречивыми моделями. Теоретики также экспериментируют в создании или видоизменению модели с учетом новых данных. В случае несоответствия общая тенденция состоит в попытке сделать минимальными изменения в модели и откорректировать результат. В некоторых случаях большое количество противоречивых данных со временем может привести к полному отказу от модели.
Любительская астрономия
Лекция. Что изучает астрономия
Специальность 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»
курс III группа: 1с1, 2с1, 3с1, 4с1
Преподаватель: Жданова Наталия Владимировна
ЛЕКЦИЯ 1. Что изучает астрономия . Наблюдения- основа астрономии. (2 часа)
Что изучает астрономия.
Ее связь с другими науками.
Предмет астрономии
Название астрономия заимствовано из греческого языка (astron — звезда, nomos — закон), то есть это наука, изучающая законы звезд. Сейчас известно, что во Вселенной кроме звезд (рис. 1.1) существует много других космических тел и их комплексов — планет, астероидов, комет, галактик, туманностей. Поэтому астрономы изучают все объекты, находящиеся за пределами Земли, и их взаимодействие между собой. Слово космос в переводе с греческого означает порядок, в отличие от хаоса, где царит беспорядок. То есть древнегреческие ученые понимали, что во Вселенной действуют законы, поэтому на небе существует определенный порядок. В наше время под словом космос мы представляем себе Вселенную. В современной астрономии используются различные методы исследования Вселенной. Астрономы не только собирают информацию о далеких мирах, изучая излучение, поступающее из космоса на поверхность Земли, но и проводят эксперименты в ближнем и дальнем космическом пространстве.
Краткая история астрономии
Издавна небо поражало воображение людей своей загадочностью, но много веков оставалось для них недоступным и потому священным. Фантазия людей населила небо богами, управляющими миром и решающими судьбу каждого человека. Ночью призрачное сияние звезд завораживало людей, поэтому древние астрономы объединили отдельные звезды в фигуры людей и животных — так появились названия созвездий. Затем были замечены светила, движущиеся среди звезд, — их назвали планетами (с греч. — блуждающая).
Первые попытки объяснить таинственные небесные явления были предприняты в Древнем Египте более 4000 лет назад и в Древней Греции еще до начала нашей эры. Египетские жрецы составили первые карты звездного неба, дали названия планетам.
Великий древнегреческий философ и математик Пифагор в VI в. до н. э. выдвинул идею, что Земля имеет форму шара и «висит» в пространстве, ни на что, не опираясь. Астроном Гиппарх во II в. до н. э. определил расстояние от Земли до Луны и открыл явление прецессии оси обращения Земли.
Древнегреческий философ Клавдий Птолемей во II в. н. э. создал геоцентрическую систему мира, в которой Земля находится в центре. Землю в пространстве окружают 8 сфер, на которых расположены Луна, Солнце и пять известных в то время планет: Меркурий, Венеpa, Марс, Юпитер и Сатурн.
На 8-й сфере находятся звезды, которые соединены между собой и обращаются вокруг Земли как единое целое. В XVI в. польский астроном Николай Коперник предложил гелиоцентрическую систему мира, в которой в центре находится Солнце, а планета Земля и другие планеты обращаются вокруг него по круговым орбитам.
Гениальность открытия Коперником гелиоцентрической системы мира состояла в том, что он, разрушив границу между небом и Землей, выдвинул гипотезу, что во Вселенной действуют одни и те же законы, справедливые как на Земле, так и в космосе.
В 1609 г. итальянский физик Галилео Галилей впервые применил телескоп для наблюдения за небесными светилами, открыл спутники Юпитера и увидел звезды Млечного Пути.
XVIII в. в истории астрономии связан с именем английского ученого Исаака Ньютона, который открыл закон всемирного тяготения. Заслуга Ньютона заключается в том, что он доказал универсальность силы гравитации, то есть та же сила, которая действует на яблоко во время его падения на Землю, притягивает также Луну, обращающуюся вокруг Земли. Сила притяжения управляет движением звезд и галактик, а также влияет на эволюцию всей Вселенной.
В XIX в. начался новый этап в изучении космоса, когда немецкий физик Йозеф Фраунгофер в 1814 г. открыл линии поглощения в спектре Солнца — фраунгоферовы линии, затем линии поглощения были обнаружены в спектрах других звезд. С помощью спектров астрономы определяют химический состав, температуру и даже скорость движения космических тел.
В XX в. создание выдающимся немецким физиком Альбертом Эйнштейном общей теории относительности помогло астрономам понять странное красное смещение линий поглощения в спектрах далеких галактик, которое было открыто американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 г. Хаббл доказал, что галактики разлетаются, и позже ученые создали теорию эволюции Вселенной от ее зарождения до современности. Это послужило толчком к созданию новой науки — космологии.
4 октября 1957 г. началась эра космонавтики. В этот день в Советском Союзе был запущен в космос первый в мире искусственный спутник Земли, в создании которого принимали участие и украинские ученые. Сегодня в космосе летают сотни автоматических станций, которые исследуют не только околоземное пространство, но и другие планеты Солнечной системы.
Наш космический адрес
Мы живем на Земле — одной из планет Солнечной системы. Эти планеты движутся по своим орбитам вокруг Солнца. Большинство планет (кроме Венеры и Меркурия) имеют спутники, которые обращаются вокруг своей планеты. В Солнечную систему кроме Солнца и планет со спутниками входят также сотни тысяч астероидов, или малых планет, миллионы кометных ядер и метеорное вещество. Относительно Солнца планеты располагаются в следующем порядке: ближайшая — Меркурий, за ним — Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Относительные размеры Солнца и планет Солнечной системы. Средний радиус Земли 6370 км.
Количественный состав Солнечной системы:
Кометы свыше – 1000000
За Нептуном вокруг Солнца обращаются еще тысячи малых планет, которые почти не освещаются его лучами.
Расстояния в космическом пространстве настолько велики, что измерять их в обычных для нас километрах неудобно, поэтому астрономы выбрали единицами измерения астрономическую единицу и световой год.
Вне Солнечной системы, на расстоянии более чем 100000 а. е., начинается зона притяжения других звезд. Невооруженным глазом на небе можно увидеть около 6000 звезд, которые образуют 88 созвездий. На самом деле звезд намного больше, но от далеких светил поступает так мало света, что их можно наблюдать только в телескоп. Большие скопления звезд, удерживающиеся силой тяжести, называют галактиками. Во Вселенной находятся миллиарды галактик, среди них есть и наша Галактика (пишется с большой буквы), которую называют Чумацкий Шлях или Млечный Путь. На ночном небе мы видим ее как серебристую полосу. Наша Галактика (с греч. — Млечный Путь) — это огромная система, в которой обращаются вокруг центра 400 млрд звезд. Горячие звезды расположены в виде диска со спиральными рукавами.
Из других галактик, видимых невооруженным глазом, выделяется Туманность Андромеды. Эта звездная система по размерам и форме подобна нашей Галактике, и свет от нее долетает до Земли за 2,3 млн лет, то есть расстояние до нее — 2,3 млн св. лет. Галактики расположены в скоплениях и формируют ячеистую структуру Вселенной. Наиболее удаленные космические объекты, которые еще можно увидеть в современные телескопы, — квазары. Они находятся на расстоянии 10 млрд св. лет от Земли.
Астрономическая единица (а. е.) — среднее расстояние от Земли до Солнца.
Световой год — расстояние, которое преодолевает свет за 1 год, двигаясь со скоростью 300000 км/с.
1 св. год ≈ 10 13 км
Другие галактики — звездные системы, состоящие из миллиардов звезд, обращающихся вокруг общего центра
Если в будущем земляне захотят обмениваться информацией с другими мирами, то наш космический адрес можно записать так: планета Земля, Солнечная система, Галактика, Вселенная.
Во Вселенной зарегистрировано около 10 млрд галактик. Если в каждой галактике насчитывается в среднем 1011 звезд, то общее количество звезд во Вселенной достигает фантастической цифры 1021. Это астрономическое число с 21 нулем представить себе трудно, поэтому можно посоветовать следующее сравнение. Если разделить все звезды во Вселенной на количество людей на Земле, то каждый из нас был бы обладателем одной галактики, то есть примерно 200 млрд звезд.
Основные разделы астрономии
Современная астрономия — чрезвычайно разветвленная наука, развитие которой напрямую связано с научно-техническим прогрессом человечества. Астрономия делится на отдельные направления, в которых используются присущие только им методы и средства исследования.
Космология — раздел астрономии, изучающий строение и эволюцию Вселенной как единого целого. Возможно, в будущем космология объединит все естественные науки: физику, математику, химию, биологию, философию — для того чтобы дать ответ на основные проблемы нашего бытия:
Как возник мир, в котором мы живем, и почему он является таким, каким мы его сейчас наблюдаем?
Как возникла жизнь на Земле и существует ли жизнь во Вселенной?
Что ожидает нашу Вселенную в будущем?
Астрометрия — раздел астрономии, изучающий положение и движение небесных тел и их систем
Небесная механика — раздел астрономии, изучающий законы движения небесных тел
Астрофизика — раздел астрономии, изучающий природу космических тел: их строение, химический состав, физические свойства
Космология изучает строение и эволюцию Вселенной как единого целого
Иногда астрономию отождествляют с астрологией, так как их названия похожи. На самом деле между астрономией и астрологией есть существенное отличие: астрономия — это наука, которая изучает происхождение и эволюцию космических тел, а астрология не имеет ничего общего с наукой, поскольку предполагает, что с помощью звезд можно предсказать будущее. Астрологи рисуют различные схемы расположения звезд и планет, составляют гороскопы (с греч. — заглянуть в будущее), при помощи которых предсказывают судьбу человека.
Выводы
Астрономия — это наука, изучающая различные космические тела и их системы, а также процессы, происходящие при взаимодействии этих тел между собой. В течение последнего тысячелетия представления людей о Вселенной существенно изменились — от геоцентрической системы мира Птолемея с хрустальными сферами вокруг Земли к современной величественной картине безграничного космоса. Астрономия тесно связана с другими естественными науками — физикой, химией, математикой, биологией, философией, потому что на Земле и в космосе действуют одни и те же законы природы. В нашей Вселенной нет ничего вечного — образуются и взрываются звезды и планеты, рождаются и гибнут цивилизации. Вечным остается только один вопрос: «Почему существует Вселенная и почему в этом странном мире живем мы?»
Тесты
Какое тело находится в центре геоцентрической системы мира?
А. Солнце.
Б. Юпитер.
В. Сатурн.
Г. Земля.
Д. Венера.
Какую планету открыл Коперник?
А. Марс.
Б. Сатурн.
В. Уран.
Г. Землю.
Д. Юпитер.
Что измеряется световыми годами?
А. Время.
Б. Расстояние до планет.
В. Период обращения.
Г. Расстояние до звезд.
Д. Расстояние до Земли.
Как переводится с греческого языка слово планета?
А. Волосатая звезда.
Б. Хвостатая звезда.
В. Блуждающая звезда.
Г. Туманность.
Д. Холодное тело.
Какую структуру имеет наша Галактика?
А. Эллиптическую.
Б. Спиральную.
В. Неправильную.
Г. Шаровидную.
Д. Цилиндрическую.
Какая разница между геоцентрической и гелиоцентрической системами мира?
В какой последовательности относительно Солнца расположены планеты Солнечной системы?
Могут ли существовать тела за пределами орбиты Нептуна?
Что измеряется астрономическими единицами?
Рассчитайте величину (до третьего знака) 1 св. года в километрах.
Вычислите, за какое время свет долетает от Солнца до Земли; Нептуна; границ Солнечной системы. Скорость света считайте равной 300000 км/с.
Диспуты на предложенные темы
Что такое астрология? По вашему мнению, можно ли считать астрологию наукой?
Задания для наблюдений
Самостоятельно найдите на небе яркие звезды, которые обозначены на карте звездного неба. Зарисуйте яркие звезды, расположенные у вас над головой. Сравните ваши рисунки с картой звездного неба. К каким созвездиям относятся эти звезды?
Найдите среди ярких звезд такую, которая не обозначена на звездной карте. Это может быть какая-то планета или, возможно, вы открыли новую звезду!
Ключевые понятия и термины:
Астрономическая единица, астрофизика, Галактика, гелиоцентрическая система мира, геоцентрическая система мира, звезда, небесная механика, планета, световой год.
Наблюдение – основа астрономии
Современные обсерватории оснащены крупными оптическими телескопами, представляющими собой очень большие, сложные и в значительной степени автоматизированные инструменты.
Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела, и собирает во много раз больше света, приходящего от небесного светила, чем глаз наблюдателя. Благодаря этому в телескоп можно рассматривать невидимые невооруженным глазом детали поверхности ближайших к Земле небесных тел и увидеть множество слабых звезд.
В астрономии расстояние между объектами на небе измеряют углом, образованным лучами, идущими из точки наблюдения к объектам. Такое расстояние называется угловым, и выражается оно в градусах и долях градуса. Невооруженным глазом две звезды видны раздельно, если они отстоят на небе друг от друга на угловом расстоянии не менее 1–2′. В крупные телескопы удается наблюдать раздельно звезды, угловое расстояние между которыми составляет сотые или даже тысячные доли секунды (под углом 1» «видна» спичечная коробка примерно с расстояния 10 км).
Существует несколько типов оптических телескопов. В телескопах-рефракторах, где используется преломление света, лучи от небесных светил собирает линза (или система линз). В телескопах-рефлекторах – вогнутое зеркало, способное фокусировать отраженные лучи. В зеркально-линзовых телескопах (кадиоптриках) – комбинация зеркал и линз (см. рис.).
Нa веpшине чилийскoй горы Серро Армазонес (3060 м.), планирyют разместить в 2024 году мощнейший телескоп в мире, диаметр зеркала которого будет равен 39,3 метра (см. рис.). Зеркало, которое будет собрано из 798 отдельныx сегментов, позволит прибору собирать в 15 раз больше света, чем все на сегодня действующие аппараты мира подобного типа. Современные технологии, применяемые при реализации проекта, позволят также детализировать снимки и увидеть ранее недосягаемые участки Космоса. В 2015 году произошла торжественная закладка камня, где будет работать обсерватория. Для этого специально взорвали вершину скалы, чтобы выровнять площадку под строительство.
С помощью телескопов производятся не только визуальные и фотографические наблюдения, но преимущественно высокоточные фотоэлектрические и спектральные наблюдения. Телескопы, приспособленные для фотографирования небесных объектов, называются астрографами. Фотографические наблюдения имеют ряд преимуществ перед визуальными. К основным преимуществам относятся: документальность – способность фиксировать происходящие явления и процессы и долгое время сохранять полученную информацию; моментальность – способность регистрировать кратковременные явления, происходящие в данный момент; панорамность – способность запечатлевать на фотопластинке одновременно несколько объектов и их взаимное расположение; интегральность – способность накапливать свет от слабых источников; детальность получаемого изображения.
Сведения о температуре, химическом составе, магнитных полях небесных тел, а также об их движении получают из спектральных наблюдений. Спектральный анализ, основы которого вы будете изучать в курсе физики, имеет исключительно важное значение для астрономии.
Кроме света, небесные тела излучают электромагнитные волны большей длины волны, чем свет (инфракрасное излучение, радиоволны), или меньшей (ультрафиолетовое, рентгеновское излучения и гамма-лучи).
Многие открытия при изучении Солнечной системы, нашей и других галактик связаны с радиотелескопами, предназначенными для исследования небесных тел в радиодиапазоне. Один из крупнейших радиотелескопов – «РАТАН-600» – установлен в Специальной астрофизической обсерватории. Его антенна состоит из подвижных элементов (щитов), расположенных по окружности диаметром 600 м. Там же находится и 6-метровый телескоп-рефлектор.
В провинции Гyйчжоу нa юге Китая в 2016 году пустили в эксплуатацию самый большой радиотелескоп заполненной апертуры, диаметр которого 500 метров (см. рис.). Подобный аппарат поможет разрешить многие научные задачи, наблюдать за черными дырами, исследовать ранние периоды эволюции Вселенной. Ряд конструктивных особенностей позволит расширить обзор, а информацию получают и передают 9 радиоприемников.
В Пyэpтo-Рико на относительно небольшой высоте в 497 метров работает рефлектор и радиотелескоп с диаметром зеркала в 304,8 метра (см. рис.). Официально он начал свою работу в 1963 году, а с начала 90-x, его используют в поиске внеземных цивилизаций.
Радиотелескопы легко объединить в сеть. Это могут быть телескопы, расположенные в разных частях Земли или в непосредственной близости. Совместная их работа позволяет получить интерферометры с базой в несколько тысяч километров или эквивалент зеркала диаметром в многие сотни метров. С помощью таких телескопов можно получить разрешение, сравнимое с тем, которое дают оптические телескопы, или даже лучше.
К 2020 году планируется ввести в строй радиоинтерферометр SKA, который станет в 50 раз более мощным астрономическим инструментом, чем крупнейшие радиотелескопы Земли. Своими антеннами SKA должен покрыть площадь примерно в 1 квадратный километр, что обеспечит ему беспрецедентную чувствительность.
Значительная часть невидимого излучения небесных тел поглощается земной атмосферой и не доходит до поверхности Земли. Поэтому наземные наблюдения приходится дополнять внеатмосферными, которые стали возможны благодаря успешным запускам искусственных спутников Земли, автоматических межпланетных станций и орбитальных научных станций. Бортовые астрономические приборы способны исследовать небесные тела во всех диапазонах длин волн. Важные научные результаты получены с помощью отечественных и зарубежных орбитальных обсерваторий – «Радиоастрон», «Гранат», «Космический телескоп им. Хаббла» и др. Таким образом, астрономия из оптической превратилась во всеволновую.
Астрономические наблюдения и сейчас используются для решения важных проблем народного хозяйства. К их числу относятся: измерение времени, составление точных географических карт, выполнение разнообразных геодезических работ, ориентировка по небесным светилам на море, в воздухе и в космическом пространстве.
Однако этим далеко не исчерпывается в настоящее время значение астрономии. Изучение Луны и планет Солнечной системы позволяет лучше узнать нашу Землю. В сферу деятельности людей уже включаются околоземное космическое пространство и ближайшие к Земле небесные тела. В будущем освоение космоса позволит расширить среду обитания людей, что, в частности, может облегчить решение экологических проблем.
Новые требования к астрономии предъявляет космонавтика. Нужно уметь с большой точностью определять расстояния до небесных тел Солнечной системы, выбирать подходящее для межпланетных перелетов время, знать расположение наиболее опасных участков орбит космических ракет, уметь выбирать оптимальные траектории искусственных небесных тел. Таким образом, астрономия является наукой, необходимой людям. Более подробно и глубоко многие вопросы астрономии придется изучать тем из вас, кто станет специализироваться в области астрономии, геодезии и картографии, посвятит себя мореплаванию, авиации, охране природы, космическим исследованиям. А общее представление о строении и эволюции Вселенной сейчас должен иметь каждый человек.
Астрономия. Базовый уровень. 11 класс: учебник / Б. А. Воронцов-Вельяминов, Е. К. Страут. – 5-е изд., пересмотр. – М.: Дрофа, 2018.
Астрономия. 11 класс. Методическое пособие к учебнику Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута «Астрономия. Базовый уровень. 11 класс»/ М. А. Кунаш. — М.: Дрофа, 2018.
Н.Н. Гомулина. Открытая астрономия/ Под ред. В.Г. Сурдина. – Электронный образовательный ресурс. http://www.college.ru/astronomy/course/content/index.htm
В.Г. Сурдин. Астрономические задачи с решениями/ Издательство ЛКИ, 2017 г.
Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике. В.Г. Сурдин. 2017