Астрономія - що таке? Значення і історія астрономії
Напевно, немає жодної людини на всій планеті, хто не замислювався про незрозумілі мерехтливих точках на небі, які видно вночі. Чому Місяць ходить навколо Землі? Все це і навіть більше вивчає астрономія. Що таке планети, зірки, комети, коли буде затемнення і чому в океані відбуваються приливи - на ці та багато інших питань відповідає наука. Давайте розберемося в її становленні і значення для людства.
Визначення та структура науки
Астрономія - це наука про будову і походження різних космічних тіл, небесної механіки і розвитку всесвіту. Назва її походить від двох давньогрецьких слів, перше з яких означає «зірка», а друге - «встановлення, звичай».
Далі ми поговоримо про всьому шляху становлення цієї дисципліни. На нинішньому етапі розвитку вона включає в себе декілька вужчих напрямів.
Астрофізика вивчає склад і властивості небесних тіл. Підрозділом її є зоряна астрономія.
Небесна механіка відповідає на питання про рух і взаємодії космічних об`єктів.
Космогонія займається походженням та еволюцією всесвіту.
Таким чином, сьогодні звичайні земні науки за допомогою сучасної техніки можуть поширити область дослідження далеко за межі нашої планети.
Предмет і завдання
У космосі, виявляється, знаходиться дуже багато найрізноманітніших тіл і об`єктів. Всі вони вивчаються і складають, власне, предмет астрономії. Галактики і зірки, планети і метеори, комети і антиречовину - все це лише сота частка питань, які ставить перед собою ця дисципліна.
Нещодавно з`явилася приголомшлива можливість практичного освоєння космосу. З цього часу космонавтика (або астронавтика) гордо стала пліч-о-пліч з академічними дослідниками.
Про це людство мріяло давно. Перша відома повість - «Сомніум», написана в першій чверті сімнадцятого століття. І тільки в двадцятому столітті люди змогли поглянути на нашу планету з боку і відвідати супутник Землі - Місяць.
Теми астрономії не обмежуються тільки цими проблемами. Далі ми поговоримо більш докладно.
Які ж методики застосовуються для вирішення завдань? Перша і найдавніша з них - спостереження. Наступні можливості з`явилися тільки недавно. це спектральний аналіз, фотографія, запуск космічних станцій і штучних супутників.
Питання, що стосуються походження й еволюції всесвіту, окремих об`єктів, поки не можуть бути в достатній мірі вивчені. По-перше, не вистачає накопиченого матеріалу, а по-друге, багато тіл знаходяться занадто далеко для точного вивчення.
види спостережень
Спочатку людство могло похвалитися лише звичайним візуальним спостереженням за обрієм. Але і такий примітивний метод дав просто приголомшливі результати, про які ми поговоримо трохи пізніше.
Астрономія і космос сьогодні пов`язані як ніколи. Об`єкти вивчають за допомогою новітньої техніки, що дозволяє розвиватися багатьом галузям цієї дисципліни. Давайте познайомимося з ними.
Оптичний метод. Найдавніший варіант спостереження за допомогою неозброєних очей, за участю біноклів, підзорних труб, телескопів. Сюди ж відноситься і винайдена недавно фотографія.
Наступний розділ стосується реєстрації інфрачервоного випромінювання в космосі. З його допомогою фіксують невидимі предмети (наприклад, приховані за газовими хмарами) або склад небесних тіл.
Значення астрономії неможливо переоцінити, адже вона відповідає на одне з одвічних питань: звідки ми походимо.
Наступні методики досліджують всесвіт на предмет гамма-випромінювань, рентгенівських хвиль, ультрафіолету.
Також існують методики, які пов`язані з електромагнітним випромінюванням. Зокрема, одна з них базується на теорії нейтринного ядра. Гравітаційно-хвильова галузь вивчає космос з розповсюдження цих двох дій.
Таким чином, види спостережень, відомі в нинішній час, значно розширили можливості людства в освоєнні космосу.
Давайте подивимося на процес становлення цієї науки.
Зародження і перші етапи розвитку науки
У давнину, за часів первіснообщинного ладу, люди тільки починали знайомитися зі світом і визначати явища. Вони намагалися усвідомити зміну дня і ночі, сезони року, поведінку незрозумілих речей, таких як грім, блискавка, комети. Що таке Сонце і Місяць - теж поки залишалося загадкою, тому їх зараховували до божествам.
Однак, незважаючи на це, вже в епоху розквіту Шумерської царства жерці в зіккурати робили досить складні обчислення. Вони розділили видимі світила на сузір`я, виділили в них відомий сьогодні «зодіакальний пояс», розробили місячний календар, який складається з тринадцяти місяців. Також ними було відкрито «цикл Метона», правда, трохи раніше це зробили китайці.
Єгиптяни продовжили і поглибили вивчення небесних тіл. У них взагалі склалася приголомшлива ситуація. Річка Ніл розливається на початку літа, якраз в цей час на горизонті починає з`являтися зірка Сіріус, яка ховалася в зимові місяці на небосхил іншого півкулі.
У Єгипті вперше почали ділити добу на 24 години. Але тиждень на початку у них була десятиденної, тобто місяць складався з трьох декад.
Однак найбільший розвиток стародавня астрономія отримала в Китаї. Тут примудрилися практично точно розрахувати довжину року, могли прогнозувати сонячні і місячні затемнення, вели облік комет, плям на Сонці та інших незвичайних явищ. В кінці другого тисячоліття до нашої ери з`являються перші обсерваторії.
період античності
Історія астрономії в нашому розумінні неможлива без грецьких сузір`їв і термінів в небесній механіці. Хоча спочатку елліни і помилялися дуже сильно, але з часом вони змогли зробити досить точні спостереження. Помилка, наприклад, полягала в тому, що з`являється вранці і ввечері Венеру вони вважали двома різними об`єктами.
Першими, хто особливу увагу приділив цій сфері знань, були піфагорійці. Вони знали, що Земля має форму кулі, а день і ніч змінюються, тому що вона обертається навколо своєї осі.
Аристотель зміг розрахувати окружність нашої планети, правда, помилився в більшу сторону вдвічі, але і така точність для того часу була висока. Гіппарх зміг розрахувати довжину року, ввів такі географічні поняття, як широта і довгота. Склав таблиці сонячних і місячних затемнень. За ним можна було передбачити ці явища з точністю до двох годин. Повчитися б нашим метеорологам у нього!
Відео: Шевченко М.Ю. "Історія астрономічних помилок" 01.04.2015 "Мала Трибуна Вченої"
Останнім світилом античного світу був Клавдій Птолемей. Ім`я цього вченого історія астрономії зберегла назавжди. Геніальна помилка, яка надовго розвиток людства. Він довів гіпотезу, за якою Земля знаходиться в центрі всесвіту, а всі небесні тіла обертаються навколо неї. Завдяки войовничому християнства, що прийшов на зміну римському світові, багато науки були занедбані, такі як астрономія теж. Що таке Чумацький шлях і яка окружність Землі, нікого не цікавило, більше сперечалися про те, скільки ангелів пролізе крізь вушко голки. Тому геоцентрична схема світу на багато століть стала мірилом істини.
Астрономія індіанців
Інки розглядали небосхил трохи інакше, ніж інші народи. Якщо звернутися до терміну, то астрономія - це наука про рух і властивості небесних тіл. Індіанці ж цього племені в першу чергу виділяли і особливо шанували «Велику Небесну Річку» - Чумацький шлях. На Землі її продовженням була Вільканота - головна річка біля міста Куско - столиці инкской імперії. Вважалося, що Сонце, зайшовши на заході, опускалося на дно цієї річки і по ньому переходило на східну частину небосхилу.
Достовірно відомо, що інки виділяли такі планети - Місяць, Юпітер, Сатурн і Венера, причому без телескопів зробили спостереження, які зміг повторити тільки Галілей за допомогою оптики.
Обсерваторією у них були дванадцять стовпів, які розташовувалися на пагорбі біля столиці. З їх допомогою визначалося положення Сонця на небосхилі і фіксувалася зміна пір року, місяців.
Майя ж, на відміну від інків, розвинули знання дуже глибоко. Основна маса того, що вивчає астрономія сьогодні, була їм відома. Вони зробили дуже точний розрахунок тривалості року, місяць ділили на два тижні по тринадцять днів. А початком хронології вважався 3113 рік до нашої ери.
Таким чином, ми бачимо, що в Стародавньому світі і серед племен «варварів», якими їх вважали «цивілізовані» європейці, вивчення астрономії було на дуже високому рівні. Давайте подивимося, чим же могли похвалитися в Європі після падіння античних держав.
середньовіччя
Завдяки ретельності інквізиції в пізньому середньовіччі і слабкого розвитку племен на ранньому етапі цього періоду багато науки зробили крок назад. Якщо в епоху античності люди знали, що вивчає астрономія, і багато хто цікавився подібною інформацією, то в середні віки розвиненішою стала теологія. За розмови про те, що Земля кругла, а Сонце розташовується в центрі, можна було згоріти на вогнищі. Подібні слова вважалися блюзнірством, а люди називалися єретиками.
Відродження, як не дивно, прийшло зі сходу через Піренеї. Араби принесли в Каталонію знання, збережені їх предками ще з часів Олександра Македонського.
У п`ятнадцятому століття кардинал Кузанский висловлював думку, що всесвіт нескінченна, а Птолемей помиляється. Подібні вислови були блюзнірськими, але дуже сильно випереджали час. Тому їх порахували маренням.
Але революцію зробив Коперник, який перед смертю зважився опублікувати дослідження всього свого життя. Він довів, що в центрі знаходиться Сонце, а Земля і інші планети обертаються навколо нього.
планети
Це небесні тіла, які обертаються по орбіті в космосі. Свою назву вони отримали від давньогрецького слова «мандрівник». Чому так? Тому що древнім людям вони здавалися подорожуючими зірками. Решта стоять на звичайних місцях, а вони кожен день пересуваються.
У чому їхня відмінність від інших об`єктів у Всесвіті? По-перше, планети досить дрібні. Розмір їм дозволяє очистити свій шлях від планетезималей та іншого сміття, але його недостатньо для того, щоб почалася термоядерна реакція, як у зірки.
По-друге, завдяки своїй масі, вони набувають округлу форму, а внаслідок певних процесів формують собі щільну поверхню. По-третє, планети зазвичай обертаються в певній системі навколо зірки або її останків.
Стародавні люди вважали ці небесні тіла «посланцями» богів або полубожествамі, нижчого рангу, ніж, наприклад, Місяць або Сонце.
Далі була епоха «птолемеевской картини світу». У ці сторіччя вважалося, що всі планети і інші об`єкти обертаються навколо Землі, а вона, в свою чергу, знаходиться в центрі всесвіту.
І тільки Галілео Галілей вперше за допомогою спостережень в перші телескопи зміг зробити висновок, що в нашій системі все тіла ходять по орбітах навколо Сонця. За що і постраждав від інквізиції, яка змусила його замовкнути. Але справа була продовжена.
За визначенням, визнаному сьогодні більшістю, планетою вважаються тільки тіла з достатньою масою, які обертаються навколо зірки. Решта - це супутники, астероїди та інше. З точки зору науки одинаків в цих рядах немає.
Отже, час, за який планета робить повне коло по своїй орбіті навколо зірки, називається планетарним роком. Найбільш близьке місце на її шляху до зірки - це періастр, а найдальше - апоастром.
Друге, що важливо знати про планети, це те, що у них нахилена вісь щодо орбіти. Завдяки цьому при обертанні півкулі отримують різну кількість світла і радіації від зірок. Так відбувається зміна сезонів, часу доби, на Землі ще й сформувалися кліматичні зони.
Важливим є те, що планети крім свого шляху навколо зірки (за рік), ще обертаються навколо своєї осі. У цьому випадку повне коло називається «добу».
І остання особливість подібного небесного тіла - це чиста орбіта. Для нормального функціонування планета повинна шляхом, стикаючись з різними дрібнішими об`єктами, знищити всіх «конкурентів» і подорожувати в гордій самоті.
У нашій Сонячній системі є різні планети. Астрономія всього налічує їх вісім. Перші чотири відносяться до «земного групі» - Меркурій, Венера, Земля, Марс. Решта діляться на газових (Юпітер, Сатурн) і крижаних (Уран, Нептун) гігантів.
зірки
Ми їх бачимо щоночі на небосхилі. Чорне поле, засіяне блискучими точками. Вони формують групи, які називаються сузір`ями. І все ж не дарма ж в їх честь названа ціла наука - астрономія. Що таке «зірка»?
Вчені говорять, що неозброєним оком при досить хорошому рівні зору людина може побачити по три тисячі небесних об`єктів в кожному з півкуль.
Вони здавна манили людство своїм мерехтінням і «неземним» сенсом існування. Давайте розберемося докладніше.
Отже, зірка - це масивний грудку газу, якесь хмара з досить високою щільністю. Всередині його відбуваються або відбувалися раніше термоядерні реакції. Безліч подібних об`єктів дозволяє їм формувати навколо себе системи.
При вивченні цих космічних тіл вчені виділили кілька способів класифікації. Ви, напевно, чули про «червоних карликів», «білих гігантах» та інших «мешканців» всесвіту. Отже, на сьогодні одна з найбільш універсальних класифікацій - типологія Моргана-Кінана.
Вона має на увазі розподіл зірок по величині і спектру випромінювання. За зменшенням групи носять назви у вигляді букв латинського алфавіту: O, B, A, F, G, K, M. Щоб ви трохи розібралися в ній і знайшли точку відліку, Сонце, згідно з цією класифікацією, потрапляє в групу «G».
Звідки ж беруться подібні гіганти? Вони формуються з найбільш поширених у всесвіті газів - водню і гелію, а внаслідок гравітаційної компресії набувають остаточну форму і вагу.
Наша зірка - це Сонце, а найближча до нас - Проксіма Центавра. Вона розташовується в системі Альфа Центавра і знаходиться від нас на відстані 270 тисяч відстаней від Землі до Сонця. А це близько 39 трильйонів кілометрів.
Взагалі всі зірки вимірюються відповідно до Сонцем (їх маса, розмір, яскравість в спектрі). Відстань же до подібних об`єктів вважається в світлових роках або парсеках. Останній дорівнює приблизно 3,26 світлового року, або 30,85 трильйонів кілометрів.
Любителі астрономії, безсумнівно, повинні знати і розбиратися в цих цифрах.
Зірки, як і всі в нашому світі, всесвіту, народжуються, розвиваються і вмирають, в їхньому випадку - вибухають. Згідно гарвардської шкалою, вони діляться по спектру від блакитних (молодих) до червоних (старих). Наше Сонце відноситься до жовтих, тобто «зрілого віку».
Також існують коричневі і білі карлики, червоні гіганти, змінні зірки і багато інших підтипів. Вони відрізняються рівнем вмісту різних металів. Адже саме згоряння різних речовин внаслідок термоядерних реакцій дозволяє вимірювати спектр їх випромінювання.
Також існують назви "нова", "наднова" і "гіпернової". Ці поняття не зовсім відображаються в термінах. Зірки - якраз старі, в основному закінчує своє існування вибухом. А слова ці позначають всього лише те, що їх помітили тільки під час колапсу, до цього вони абсолютно не фіксувалися навіть в найкращі телескопи.
Якщо дивитися на небо з Землі, чітко видно скупчення. Стародавні люди давали їм імена, складали про них легенди, поміщали туди своїх богів і героїв. Сьогодні ми знаємо такі назви, як Плеяди, Кассіопея, Пегас, що прийшли до нас від древніх греків.
Однак сьогодні вченими виділяються зоряні системи. Якщо говорити просто, то уявіть, що ми бачимо на небі не одне Сонце, а два, три або навіть більше. Таким чином, існують подвійні, потрійні зірки і скупчення (там, де світил більше).
Далі ми дізнаємося деякі кумедні моменти, які вивчає практична астрономія. Що таке мода на метеорити, і інші цікаві факти - про все це нижче.
Відео: Лекторій «Політеху»: Сергій Попов «Майбутнє астрономічних відкриттів»
цікаві факти
Планета внаслідок різних причин, наприклад, віддаленості від зірки, може «піти» у відкритий космос. В астрономії таке явище отримало назву «планета-сирота». Хоча більшість вчених все-таки наполягають на тому, що це протозірки.
Цікавою особливістю зоряного неба є те, що фактично воно не таке, яким ми його бачимо. Багато об`єктів вже давно вибухнули і перестали існувати, але знаходилися настільки далеко, що ми до цих пір бачимо світло від спалаху.
Нещодавно була поширена мода на пошук метеоритів. Як же визначити що перед вами: камінь або небесний прибулець. На це питання відповідає цікава астрономія.
В першу чергу метеорит щільніше і важче більшості матеріалів земного походження. Завдяки вмісту заліза він має магнетичні властивості. Також поверхню небесного об`єкта буде оплавленої, оскільки під час падіння він переніс сильну температурне навантаження внаслідок тертя з атмосферою Землі.
Ми розглянули основні моменти такої науки, як астрономія. Що таке зірки і планети, історію становлення дисципліни та деякі забавні факти ви дізналися зі статті.
