Як виникла астрономія. Зародження астрономії та астрономічна діяльність у стародавньому світі
Астрономія у житті сучасної людини
Ще в дитинстві, будучи цікавою дитиною, я мріяв стати космонавтом. І, звичайно, коли я виріс, мій інтерес був звернений до зірок. Поступово читаючи книги з астрономії та фізики, поволі вивчав ази. Паралельно читання книг, опановував карту зоряного неба. Т.к. я виріс у селищі, то я мав досить хороший огляд зоряного неба. Зараз у вільний час продовжую читати книги, публікації та намагаюся стежити за сучасними досягненнями науки у цій галузі знань. Надалі хотілося б придбати власний телескоп.
Астрономія - наука про рух, будову та розвиток небесних тіл та їх систем, аж до Всесвіту в цілому.
Людина, за своєю суттю, має надзвичайну цікавість, яка веде її до вивчення навколишнього світу, тому астрономія поступово зароджувалась у всіх куточках світу, де жили люди.
Астрономічна діяльність простежується у джерелах принаймні з VI-IV тис. до н. е., а найбільш ранні згадки назв світил зустрічаються в "Текстах пірамід", що датуються XXV-XXIII ст. до зв. е. - Релігійному пам'ятнику. Окремі особливості мегалітичних споруд і навіть наскельних малюнків первісних людей тлумачаться як астрономічні. У фольклорі також багато подібних мотивів.
Малюнок 1 – Небесний диск з Небри
Отже, одними з перших "астрономів" можна назвати шумер та вавилонян. Жерці-вавилоняни залишили безліч астрономічних таблиць. Вони ж виділили основні сузір'я та зодіак, ввели поділ повного кута на 360 градусів, розвинули тригонометрію. У II тис. до зв. е. у шумерів з'явився місячний календар, удосконалений I тис. до зв. е. Рік складався з 12 синодичних місяців - шість по 29 днів та шість по 30 днів, всього 354 дні. Опрацювавши свої таблиці спостережень, жерці відкрили багато законів руху планет, Місяця та Сонця, змогли передбачати затемнення. Ймовірно, саме у Вавилоні з'явився семиденний тиждень (щодня був присвячений одному з 7 світил). Але свій календар був не тільки у шумера, в Єгипті був створений свій "сотичний" календар. Сотичний рік - це період між двома геліакічними сходами Сіріуса, тобто він збігався із сидеричним роком, а громадянський рік складався з 12 місяців по 30 днів плюс п'ять додаткових діб, всього 365 днів. Використовувався Єгипті і місячний календар з метоновим циклом, узгоджений з цивільним. Пізніше під впливом Вавилону з'явився семиденний тиждень. Доба ділилася на 24 години, які спочатку були нерівними (окремо для світлого та темного часу доби), але наприкінці IV століття до н. е. набули сучасного вигляду. Єгиптяни також поділяли небо на сузір'я. Свідченням цього можуть бути згадки в текстах, а також малюнки на стелях храмів та гробниць.
З країн Східної Азії найбільшого розвитку давня астрономія отримала в Китаї. У Китаї було дві посади придворних астрономів. Приблизно VI столітті до зв. е. китайці уточнили тривалість сонячного року (365,25 днів). Відповідно небесне коло ділили на 365,25 градусів чи 28 сузір'їв (по руху Місяця). Обсерваторії з'явилися торік у XII столітті до зв. е. Але вже раніше китайські астрономи старанно реєстрували всі незвичайні події на небі. Перший запис про появу комети відноситься до 631 р. до н. е., про місячне затемнення - до 1137 до н. е.., про сонячне - до 1328 до н. е., перший метеорний потік описаний 687 р. до н. е. З інших досягнень китайської астрономії варто відзначити правильне пояснення причин сонячних і місячних затемнень, відкриття нерівномірності руху Місяця, вимір сидеричного періоду спочатку для Юпітера, а з III століття до н. е. - і для всіх інших планет, як сидеричні, так і синодичні, з точністю. Календарів у Китаї було багато. До VI століття до зв. е. було відкрито метонов цикл і утвердився місячно-сонячний календар. Початок року - день зимового сонцестояння, початок місяця - молодик. Доба ділилася на 12 годин (назви яких використовувалися як назви місяців) або на 100 частин.
Паралельно Китаю, на протилежному боці землі, цивілізація майя поспішає опановувати астрономічні знання, що доводять численні археологічні розкопки на місцях міст цієї цивілізації. Стародавні астрономи майя вміли пророкувати затемнення, і дуже ретельно спостерігали за різними, найбільш добре видимими астрономічними об'єктами, такими як Плеяди, Меркурій, Венера, Марс та Юпітер. Залишки міст та храмів-обсерваторій виглядають вражаюче. На жаль, збереглися лише 4 рукописи різного віку та тексти на стелах. Майя з великою точністю визначили синодичні періоди всіх 5 планет (особливо вважалася Венера), вигадали дуже точний календар. Місяць майя містив 20 днів, а тиждень – 13. Астрономія розвивалася також і в Індії, хоч і не мала там великого успіху. У інків - астрономія безпосередньо пов'язана з космологією та міфологією, це знайшло відображення у багатьох легендах. Інки знали різницю між зірками і планетами. У Європі було гірше, але друїди кельтських племен безперечно мали якісь астрономічні знання.
На ранніх етапах свого розвитку астрономія була ґрунтовно перемішана з астрологією. Ставлення вчених до астрології у минулому було суперечливим. Освічені люди загалом завжди скептично ставилися до натальної астрології. Але віра у загальну гармонію та пошук зв'язків у природі стимулювали розвиток науки. Тому природний інтерес давніх мислителів викликала натуральна астрологія, яка встановила емпіричну зв'язок між небесними явищами календарного характеру та прикметами погоди, врожаю, термінами господарських робіт. Астрологія веде своє походження від шумеро-вавилонських астральних міфів, в яких небесні тіла (Сонце, Місяць, планети) та сузір'я були асоційовані з богами та міфологічними персонажами, вплив богів на земне життя в рамках цієї міфології трансформувався у вплив на життя небесних тіл – символів божеств. Вавилонська астрологія була запозичена греками і, потім, у ході контактів з світом еллінізму, проникла в Індію. Остаточне виділення наукової астрономії відбулося в епоху Відродження і тривало тривалий час.
Становлення астрономії як науки, мабуть, слід зарахувати ще давніх греків, т.к. вони зробили величезний внесок у розвиток науки. У працях давньогрецьких вчених перебувають витоки багатьох ідей, які у основі науки нового часу. Між сучасною та давньогрецькою астрономією існує відношення прямої спадкоємності, тоді як наука інших стародавніх цивілізацій вплинула на сучасну лише за посередництва греків.
У Стародавню Грецію астрономія була однією з найрозвиненіших наук. Для пояснення видимих рухів планет грецькі астрономи, найбільший із них Гіппарх (II ст. до н.е.), створили геометричну теорію епіциклів, яка лягла в основу геоцентричної системи світу Птолемея (II ст. н.е.). Будучи принципово невірною, система Птолемея проте дозволяла передраховувати наближені положення планет на небі і тому задовольняла, певною мірою, практичним запитам протягом кількох століть.
Системою світу Птолемея завершується етап розвитку давньогрецької астрономії. Розвиток феодалізму та поширення християнської релігії спричинили значний занепад природничих наук, і розвиток астрономії в Європі загальмувався на багато століть. В епоху похмурого середньовіччя астрономи займалися лише спостереженнями видимих рухів планет та узгодженням цих спостережень із прийнятою геоцентричною системою Птолемея.
Раціональний розвиток у цей період астрономія отримала лише в арабів і народів Середньої Азії та Кавказу, у працях видатних астрономів на той час - Аль-Баттані (850-929 рр.), Біруні (973-1048 рр.), Улугбека (1394-1449 рр.) .) та ін. У період виникнення та становлення капіталізму в Європі, який прийшов на зміну феодальному суспільству, почався подальший розвиток астрономії. Особливо швидко вона розвивалася в епоху великих географічних відкриттів (XV-XVI ст.). Новий клас буржуазії, що народжувався, був зацікавлений в експлуатації нових земель і споряджав численні експедиції для їх відкриття. Але далекі подорожі через океан вимагали більш точних і простіших методів орієнтування та обчислення часу, ніж ті, які могла забезпечити система Птолемея. Розвиток торгівлі та мореплавання вимагав удосконалення астрономічних знань і, зокрема, теорії руху планет. Розвиток продуктивних сил та вимоги практики, з одного боку, і накопичений спостережний матеріал, - з іншого, підготували ґрунт для революції в астрономії, який і зробив великий польський вчений Микола Коперник (1473-1543), який розробив свою геліоцентричну систему світу, опубліковану на рік його смерті.
Вчення Коперника стало початком нового етапу у розвитку астрономії. Кеплером у 1609-1618 pp. було відкрито закони рухів планет, а 1687 р. Ньютон опублікував закон всесвітнього тяжіння.
Нова астрономія отримала можливість вивчати не лише видимі, а й дійсні рухи небесних тіл. Її численні та блискучі успіхи у цій галузі увінчалися в середині XIX ст. відкриттям планети Нептун, а в наш час – розрахунком орбіт штучних небесних тіл.
Астрономія та її методи мають велике значення у житті сучасного суспільства. Питання, пов'язані з виміром часу та забезпеченням людства знанням точного часу, вирішуються тепер спеціальними лабораторіями – службами часу, організованими, як правило, при астрономічних установах.
Астрономічні методи орієнтування поряд з іншими, як і раніше, широко застосовуються в мореплаванні і в авіації, а в останні роки - і в космонавтиці. Обчислення та складання календаря, який широко застосовується у народному господарстві, також ґрунтуються на астрономічних знаннях.
Малюнок 2 – Гномон - найдавніший кутомірний інструмент
Упорядкування географічних і топографічних карт, передрахування наступів морських припливів і відливів, визначення сили тяжкості у різних точках земної поверхні з виявлення покладів з корисними копалинами - усе це у своїй основі має астрономічні методи.
Дослідження процесів, що відбуваються на різних небесних тілах, дозволяють астрономам вивчати матерію в таких її станах, яких ще не досягнуто в земних лабораторних умовах. Тому астрономія, і зокрема астрофізика, тісно пов'язана з фізикою, хімією, математикою, сприяє розвитку останніх, які, як відомо, є основою всієї сучасної техніки. Досить сказати, що питання ролі внутрішньоатомної енергії вперше було поставлено астрофізиками, а найбільше досягнення сучасної техніки - створення штучних небесних тіл (супутників, космічних станцій а кораблів) взагалі було б немислимо без астрономічних знань.
Астрономія має винятково велике значення у боротьбі проти ідеалізму, релігії, містики та попівщини. Її роль у формуванні правильного діалектико-матеріалістичного світогляду величезна, бо саме вона визначає становище Землі, а разом з нею і людину в навколишньому світі, у Всесвіті. Самі спостереження небесних явищ не дають нам підстав безпосередньо виявити їх справжні причини. За відсутності наукових знань це призводить до невірного їхнього пояснення, до забобонів, містики, до обожнювання самих явищ та окремих небесних тіл. Так, наприклад, у давнину Сонце, Місяць та планети вважалися божествами, і їм поклонялися. В основі всіх релігій та всього світогляду лежало уявлення про центральне становище Землі та її нерухомість. Багато забобонів у людей було пов'язано (та й тепер ще не всі звільнилися від них) із сонячними та місячними затемненнями, з появою комет, з явищем метеорів та болідів, падінням метеоритів тощо. Так, наприклад, комети вважалися вісниками різних лих, що осягають людство на Землі (пожежі, епідемії хвороб, війни), метеори брали за душі померлих людей, що відлітають на небо, і т.д.
Астрономія, вивчаючи небесні явища, досліджуючи природу, будову та розвиток небесних тіл, доводить матеріальність Всесвіту, його природний, закономірний розвиток у часі та просторі без втручання будь-яких надприродних сил.
Історія астрономії показує, що вона була і залишається ареною запеклої боротьби матеріалістичного та ідеалістичного світоглядів. Нині багато прості питання і явища не визначають і викликають боротьби цих двох основних світоглядів. Тепер боротьба між матеріалістичною та ідеалістичною філософіями йде в галузі складніших питань, складніших проблем. Вона стосується основних поглядів на будову матерії та Всесвіту, на виникнення, розвиток та подальшу долю як окремих частин, так і всього Всесвіту в цілому.
Двадцяте століття для астрономії означає щось більше, ніж просто ще сто років. Саме у XX столітті дізналися фізичну природу зірок і розгадали таємницю їхнього народження, вивчили світ галактик та майже повністю відновили історію Всесвіту, відвідали сусідні планети та виявили інші планетні системи.
Вміючи на початку століття вимірювати відстані лише до найближчих зірок, наприкінці сторіччя астрономи "дотяглися" майже до меж Всесвіту. Але досі вимір відстаней залишається хворою на проблему астрономії. Мало "дотягнутися", необхідно точно визначити відстань до найдальших об'єктів; тільки так ми дізнаємося про їхні справжні характеристики, фізичну природу та історію.
Успіхи астрономії у XX ст. були тісно пов'язані з революцією у фізиці. При створенні та перевірці теорії відносності та квантової теорії атома використовувалися астрономічні дані. З іншого боку, прогрес у фізиці збагатив астрономію новими методами та можливостями.
Не секрет, що швидке зростання числа вчених у XX ст. був викликаний потребами техніки, переважно військової. Але астрономія негаразд необхідна у розвиток техніки, як фізика, хімія, геологія. Тому навіть зараз, наприкінці XX ст., професійних астрономів у світі не так вже й багато - всього близько 10 тис. Не пов'язані умовами таємності, астрономи ще на початку століття, 1909 р., об'єдналися в Міжнародний астрономічний союз (MAC), який координує спільне вивчення єдиного всім зоряного неба. Співпраця астрономів різних країн особливо посилилася в останнє десятиліття завдяки комп'ютерним мережам.
Рисунок 3 – Радіотелескопи
Зараз у XXI столітті перед астрономією стоїть безліч завдань, у тому числі таких складних, як вивчення найбільш загальних властивостей Всесвіту, для цього необхідно створення більш загальної фізичної теорії, здатної описувати стан речовини і фізичні процеси. Для вирішення цього завдання потрібні наглядові дані в областях Всесвіту, що знаходяться на відстанях кілька мільярдів світлових років. Сучасні технічні можливості не дозволяють детально досліджувати ці сфери. Тим не менш, це завдання зараз є найбільш актуальним і успішно вирішується астрономами низки країн.
Але цілком можливо, що основну увагу астрономів нового покоління привертатимуть не ці проблеми. У наші дні перші боязкі кроки роблять нейтринна та гравітаційно-хвильова астрономія. Ймовірно, за кілька десятків років саме вони відкриють перед нами нове обличчя Всесвіту.
Одна особливість астрономії залишається незмінною, попри її бурхливий розвиток. Предмет її інтересу - зоряне небо, доступне для милування та вивчення з будь-якого місця Землі. Небо одне для всіх, і кожен за бажання може його вивчати. Навіть зараз, астрономи-аматори роблять помітний внесок у деякі розділи спостережної астрономії. І це приносить не тільки користь науці, а й величезну, ні з чим не порівняти радість їм самим.
Сучасні технології дозволяють промоделювати космічні об'єкти та надати дані звичайному користувачеві. Таких програм ще не багато, але їхня кількість зростає і вони постійно вдосконалюються. Ось деякі програми, які будуть цікаві та корисні навіть людям, далеким від астрономії:
- Комп'ютерний планетар RedShift, продукт компанії Maris Technologies Ltd., широко відомий у світі. Це програма, що найбільше продається у своєму класі, вона вже заслужила понад 20 престижних міжнародних нагород. Перша версія з'явилася далекого вже 1993 року. Вона одразу зустріла захоплений прийом у західних користувачів та завоювала передові позиції на ринку повнофункціональних комп'ютерних планетаріїв. По суті, RedShift перетворив світовий ринок програм для аматорів астрономії. Похмурі стовпці цифр потужністю сучасних комп'ютерів перетворюються на віртуальну реальність, що містить високоточну модель Сонячної системи, мільйони об'єктів далекого космосу, безліч довідкового матеріалу.
- Google Earth - проект компанії Google, в рамках якого в Інтернеті були розміщені супутникові фотографії всієї земної поверхні. Фотографії деяких регіонів мають безпрецедентно високу роздільну здатність. На відміну від інших аналогічних сервісів, що показують супутникові знімки у звичайному браузері (наприклад, Google Maps), в даному сервісі використовується спеціальна клієнтська програма Google Earth, що завантажується на комп'ютер користувача.
- Google Maps - набір програм, побудованих на основі безкоштовного картографічного сервісу та технології, що надаються компанією Google. Сервіс являє собою карту та супутникові знімки всього світу (а також Місяця та Марса).
- Celestia – вільна тривимірна астрономічна програма. Програма, ґрунтуючись на Каталозі HIPPARCOS, дозволяє користувачеві розглядати об'єкти розмірами від штучних супутників до повних галактик у трьох вимірах, використовуючи технологію OpenGL. На відміну від більшості інших віртуальних планетаріїв, користувач може вільно подорожувати Всесвітом. Доповнення до програми дозволяють додавати як реально існуючі об'єкти, і об'єкти з вигаданих всесвітів, створені їх фанатами .
- KStars – віртуальний планетарій, що входить до пакету освітніх програм KDE Education Project. KStars показує нічне небо з будь-якої точки нашої планети. Можна спостерігати зоряне небо у реальному часі, а й яким воно було чи буде, вказавши бажану дату і час. Програма відображає 130 000 зірок, 8 планет Сонячної системи, Сонце, Місяць, тисячі астероїдів та комет.
- Stellarium – вільний віртуальний планетарій. Зі Stellarium можна побачити те, що можна бачити середнім і навіть великим телескопом. Також програма надає спостереження за сонячними затемненнями та рухом комет.
- "Історія астрономії". Електронний ресурс.
Режим доступу: http://ua.wikipedia.org/wiki/Історія_астрономії - «Давня астрономія та сучасна астрономія». Електронний ресурс.
Режим доступу: http://www.prosvetlenie.org/mystic/7/10.html - «Практичне та ідеологічне значення астрономії». Електронний ресурс.
Режим доступу: http://space.rin.ru/articles/html/389.html - «Почала астрономію. Гномон – астрономічний інструмент». Електронний ресурс. Режим доступу: http://www.astrogalaxy.ru/489.html
- «Астрономія XXI століття – Астрономія у XX столітті». Електронний ресурс.
Режим доступу: http://astroweb.ru/hist_/stat23.htm - "Астрономія" Електронний ресурс.
Режим доступу: http://ua.wikipedia.org/wiki/Астрономія - «Астрономія XXI століття – Підсумки XX та завдання XXI століття». Електронний ресурс.
Режим доступу: http://astroweb.ru/hist_/stat29.htm - "Комп'ютерний планетарій RedShift". Електронний ресурс.
Режим доступу: http://www.bellabs.ru/RS/index.html - "Google Планета Земля". Електронний ресурс.
Режим доступу: http://ua.wikipedia.org/wiki/Google_Планета_Земля - "Google Maps". Електронний ресурс.
Режим доступу: http://ua.wikipedia.org/wiki/Google_Maps - "Celestia". Електронний ресурс.
Режим доступу: http://ua.wikipedia.org/wiki/Celestia - "KStars". Електронний ресурс.
Режим доступу: http://ua.wikipedia.org/wiki/KStars - "Stellarium". Електронний ресурс.
Режим доступу: http://ua.wikipedia.org/wiki/Stellarium
Астрономія є однією з найдавніших наук. Перші записи астрономічних
спостережень, справжність яких безперечна, ставляться до VIII в. до н.е. Однак
відомо, що за 3 тисячі років до зв. е. єгипетські жерці помітили, що
розливи Нілу, що регулювали економічне життя країни, наступали незабаром після
того, як перед сходом Сонця на сході з'являлася найяскравіша зірок,
Сіріус, яка ховалася до цього близько двох місяців у променях Сонця. З цих
спостережень єгипетські жерці досить точно визначили тривалість
тропічний рік.
У Стародавньому Китаї за 2 тисячі років до н. видимі рухи Сонця та Місяця були
настільки добре вивчені, що китайські астрономи могли пророкувати
настання сонячних та місячних затемнень.
Астрономія, як і інші науки, виникла з практичних потреб
людини. Кочовим племенам первісного суспільства треба було орієнтуватися за
своїх мандрівках, і вони навчилися це робити за Сонцем, Місяцем та зірками.
Первісний землероб повинен був при польових роботах враховувати наступ
різних сезонів року, і він помітив, що зміна пір року пов'язана з полуденною
висотою Сонця, з появою на нічному небі певних зірок. Подальше
розвиток людського суспільства викликав потребу у вимірі часу та
літочислення (складання календарів).
Все це могли дати і давали спостереження за рухом небесних світил, які
велися на початку без будь-яких інструментів, були не дуже точними, але цілком
задовольняли практичні потреби на той час. З таких спостережень і виникла
павука про небесні тіла - астрономія.
З розвитком людського суспільства перед астрономією висувалися все нові та
нові завдання, для вирішення яких потрібні були досконаліші способи
спостережень та точніші методи розрахунків. Поступово почали створюватися
найпростіші астрономічні інструменти та розроблятися математичні методи
обробки спостережень.
У Стародавню Грецію астрономія була однією з найрозвиненіших наук. Для
пояснення видимих рухів планет грецькі астрономи, найбільший з них
Гіппарх (II ст. до н.е.) створили геометричну теорію епіциклів, яка лягла
в основу геоцентричної системи світу Птолемея (ІІ ст. н.е.). Будучи
принципово невірною, система Птолемея проте дозволяла передраховувати
наближені положення планет на небі і тому задовольняла, до відомої
ступеня, практичним запитам протягом кількох століть.
Системою світу Птолемея завершується етап розвитку давньогрецької астрономії.
Розвиток феодалізму та поширення християнської релігії спричинили за собою
значний занепад природничих наук та розвиток астрономії в Європі
загальмувалося на багато століть. В епоху похмурого середньовіччя астрономи
займалися лише спостереженнями видимих рухів планет та узгодженням цих
спостережень із прийнятою геоцентричною системою Птолемея.
Раціональний розвиток у цей період астрономія отримала лише в арабів та народів
Середньої Азії та Кавказу, у працях видатних астрономів на той час -
Аль-Баттані (850-929 рр.), Біруні (973-1048 рр.), Улугбека (1394-1449 рр.) та ін.
У період виникнення та становлення капіталізму в Європі, що прийшов на
зміну феодальному суспільству, почався розвиток астрономії. Особливо
швидко вона розвивалася в епоху великих географічних відкриттів (XV-XVI ст.).
Новий клас буржуазії, що народжувався, був зацікавлений в експлуатації нових
земель та споряджав численні експедиції для їх відкриття. Але далекі
подорожі через океан вимагали більш точних і простих методів
орієнтування та обчислення часу, ніж ті, які могла забезпечити система
Птолемія. Розвиток торгівлі та мореплавання наполегливо вимагав
вдосконалення астрономічних знань та, зокрема, теорії руху планет.
Розвиток продуктивних сил та вимоги практики, з одного боку, та
накопичений спостережний матеріал, - з іншого, підготували ґрунт для революції
в астрономії, яку і зробив великий польський вчений Микола Коперник
(1473-1543), який розробив свою геліоцентричну систему світу, опубліковану в
рік смерті.
Вчення Коперника стало початком нового етапу у розвитку астрономії. Кеплером в
1609-1618 рр. було відкрито закони рухів планет, а 1687 р. Ньютон
Нова астрономія отримала можливість вивчати не лише видимі, а й
дійсні рухи небесних тіл. Її численні та блискучі успіхи у
цій галузі увінчалися в середині ХІХ ст. відкриттям планети Нептун, а наше
час – розрахунком орбіт штучних небесних тіл.
Наступний, дуже важливий етап у розвитку астрономії розпочався порівняно
нещодавно, з середини XIX ст., коли виник спектральний аналіз і почала застосовуватись
фото в астрономії. Ці методи дали можливість астрономам розпочати вивчення
фізичної природи небесних тіл і значно розширити межі досліджуваного
простору. Виникла астрофізика, що отримала особливо великий розвиток у XX ст.
і продовжує бурхливо розвиватися у наші дні. У 40-х роках. XX ст. почала розвиватися
радіоастрономія, а 1957 р. було покладено початок якісно новим методам
досліджень, заснованих на використанні штучних небесних тіл, що в
надалі призвело до виникнення фактично нового розділу астрофізики.
рентгенівської астрономії (див. ; 160).
Значення цих досягнень астрономії важко переоцінити. Запуск штучних
супутників Землі. (1957 р., СРСР), космічних станцій (1959 р., СРСР), перші
польоти людини в космос (1961 р., СРСР), перша висадка людей на Місяць (1969 р.,
США) - епохальні події для всього людства. За ними пішла доставка
на Землю місячного грунту, посадка апаратів, що спускаються на поверхні Венери і
Марса, посилка автоматичних міжпланетних станцій до більш далеких планет
Сонячна система.
Про окремі, найважливіші досягнення сучасної астрономії розказано в
відповідних розділах підручника.
Сотні років тому у давній Русі особливою популярністю користувалася система світу, створена у VI столітті візантійським ченцем Козьмою Індікопловим. Він припускав, що Земля - головна частина всесвіту, що має форму прямокутника, омивається океаном, а по чотирьох її сторонах височіють вертикальні стіни, на які спирається кришталевий небозвід. За вченням Козьми, всі небесні світила рухаються ангелами і створені для освітлення та обігріву Землі.
Світогляд Козьми Індикоплова був геоцентричним світоглядом (слово «ге» означає «земля»), оскільки його становищем було твердження, що Земля — центр всього всесвіту.
Це наївне антинаукове уявлення про світ підтримувалося церквою, оскільки і за біблійним вченням Земля — це осередок світу, а людина — «вінець творіння».
Поруч із Русі в XIV—XV століттях набула розвитку занесена із Заходу лженаука — астрологія.
Астрологи стверджували, що небесні світила можуть впливати на долю людей. За спостереженнями небесних світил вони бралися складати звані гороскопи, т. е. передбачення про майбутнє життя тієї чи іншої людини.
Проте водночас ще XI столітті біля Узбекистану зародилася наукова астрономія.
Знаменитий Хорезмський вчений Аль-Біруні (973-1048) розробив новий оригінальний спосіб визначення довжини кола земної кулі, який дав можливість отримати результати, дуже близькі до сучасних. Їм докладно описано явище сутінків і зодіакального світла. За багато століть до Коперника Аль-Біруні висловив сміливі ідеї щодо можливості руху Землі, що свідчить про геніальність та сміливість думки цього великого узбецького вченого.
Пізніше, у XV ст., Улуг-Біг (1394—1449) збудував у Самарканді (1420 р.) одну з найбільших обсерваторій того часу. Ця обсерваторія обладнана дуже точними астрономічними вимірювальними інструментами.
Улуг-Бег був досвідченим спостерігачем, і з його найважливіших заслуг є створення великого зоряного каталогу, що включає у собі багато сотень зірок. Положення зірок на небі вказані в цьому каталозі з надзвичайною на той час точністю (до хвилин дуги), що значно перевищує точність наступних спостережень Коперника та інших астрономів. Крім цього, Улуг-Бег оприлюднив нові планетні таблиці, в яких вказувалися положення на небі планети на великий період часу.
У XVII столітті Росію проникає передове коперниканський світогляд. Відомий російський просвітитель того часу Єпіфаній Славинецький в 1657 опублікував перший російською мовою перекладний твір під назвою «Дзеркало всесвіт», де викладалося прогресивне вчення великого слов'янського вченого Миколи Коперника (1473 - 1543).
Відповідно до цього вчення, Земля — це центр світу, а звичайна планета, обертається навколо Сонця. Полум'яний послідовник Коперника мученик науки Джордано Брунс (1548-1600), розвиваючи далі його вчення, висловив геніальні здогади про те, що кожна зірка - це далеке сонце, подібне до нашого, що навколо багатьох з цих сонців кружляють планети, населені, як і Земля, мислячими істотами.
Вчення Коперника та його послідовників повністю суперечило догматам православної церкви. Ось чому православна церква дуже вороже поставилася до пропаганди коперниканства на Русі.
У Росії, в епоху петровських перетворень, разом із загальним зростанням культури коперниканство стало широко поширюватися і на зміну колишніх наївних релігійних уявлень прийшов новий науковий світогляд.
Петро всіляко сприяв поширенню астрономічних знань у Росії. За його ініціативою в Москві, в Сухаревій вежі, були створені в 1700 «навігацька школа», що готувала офіцерів для російського флоту, і перша в Росії астрономічна обсерваторія. Петро, цікавлячись астрономією, неодноразово сам робив астрономічні спостереження. Його наставником в галузі астрономії був один із найвчених людей того часу Яків Брюс (1670-1735).
Брюс був як прибічником вчення Коперника, а й його пропагандистом. В ті роки великою популярністю на Заході користувалася книга відомого астронома Християна Гюйгенса «Космотеорос», в якій автор вельми зрозумілою та простою мовою викладає вчення Коперника. На відміну від інших авторів цієї епохи, Гюйгенс, будучи великим астрономом, що відкрив кільце та супутників планети Сатурн, сміливо та палко захищає вчення Коперника, спростовуючи його супротивників. У цій же книзі викладаються ідеї Джордано Бруно про численність заселених світів. Книга Гюйгенса вийшла у перекладі Брюса в 1717 р. під назвою «Книга світогляду або думка про небесноземні глобуси та їх прикраси». Забезпечена передмовою, редагованим Петром I, ця книга значно сприяла поширенню вчення Коперника у широких верствах російського суспільства. У заслугу Брюсу слід також і те, що він, за згодою Петра, вперше у Росії почав систематично видавати астрономічний календар, у якому давалися різні відомості астрономічного характеру.
Проте Брюс, як і Петро, були простими пропагандистами Коперникова вчення. Вони жваво цікавилися всіма новітніми досягненнями астрономії і самі робили астрономічні спостереження з дослідницької метою. Листування Брюса з Петром, що збереглося до наших днів, свідчить про те, що Петро і Брюс спостерігали Сонце, Місяць, планети і особливо сонячні і місячні затемнення.
Дуже цікаві спостереження Брюса над сонячними плямами, які показали, що наприкінці XVII і на початку XVIII століття число сонячних плям було дуже мало; цей результат у наші дні має наукове значення.
У роки царювання Петра у Росії виник і перший планетарій, прообраз сучасного Московського планетарію. Це був величезний металевий глобус, усередині якого могли розміщуватись до 10 осіб. Зовнішній бік його зображував земну кулю, а внутрішній — небо з сузір'ями обох півкуль, причому зірки зображалися позолоченими гвоздиками. Вся куля особливими механізмами приводилася в рух, і спостерігачі всередині неї могли спостерігати рух зірок. Цей перший планетарій було встановлено Петербурзі і служив справі пропаганди астрономічних знань.
Пропаганда коперніканського вчення, хоч і підтримана урядом Петра, зустріла опір із боку реакційної частини російського суспільства. Прибічники російської старовини і православ'я, які противляться петровським реформам, одночасно розкусили атеїстичний, безбожний характер нового світогляду, і з затятих захисників церковного світогляду характеризував вчення «проклятого Коперника» як «розумовий розпуста», що веде до «духовної смерті».
Але опір церковників не зупинило поширення у Росії нового прогресивного світогляду. Створені Петром Академія з обсерваторією стали центром наукової пропаганди у Росії, зокрема пропаганди наукових астрономічних знань.
Роль Петра I і Якова Брюса у поширенні астрономічних знань у Росії початку XVII століття настільки велика, що ми їх по праву можемо вважати першими російськими астрономами.
Білоруський державний педагогічний університет ім. М. Танка
Кафедра методики викладання фізики
Методичні розробки
для керованої самостійної роботи
з астрономії
Історія астрономії
Питання програми:
Астрономія як наука та навчальний предмет.
Предмет астрономії, предмети вивчення.
Розділи астрономії: астрометрія, небесна механіка, астрофізика.
Історія виникнення та розвитку астрономічних знань.
Короткий зміст:
Астрономія як наука та навчальний предмет.
Астрономія - це наука про Всесвіт, що вивчає рух, будову, походження та розвиток небесних тіл та їх систем.
Об'єкти вивчення астрономії: зірки, планети, комети, метеори, туманності, галактики, матерія, що у міжзоряному просторі.
Вивчення відбувається у різних діапазонах електромагнітних хвиль, оптичному, ультрафіолетовому, рентгенівському, тощо.
Астрономія має три основні завдання:
Вивчення видимих і дійсних положень та руху небесних тіл у просторі, визначення їх розмірів та форми.
Вивчення фізичної будови небесних тіл, тобто. хімічного складу та фізичних умов на поверхні та в надрах небесних тіл.
Дослідження походження та розвитку, передбачення подальших доль окремих небесних тіл та їх систем.
Астрономія дуже взаємопов'язана із різними науками. Особливо з математикою, фізикою, хімією, філософією, біологією.
Нинішній вигляд астрономія набула лише XIX-XXстоліттях. До цього вона нерозривно включала ряд інших галузей знання і була вже пов'язана з філософією і теологією.
Безліч об'єктів та методів астрономії призводить до численності розділів та окремих напрямків в астрономії.
За характером використовуваної інформації виділяються три основні розділи: астрометрія, небесна механіка, астрофізика.
Астрометрія- Вивчає положення небесних тіл і обертання Землі, спираючись на теоретичні та практичні методи вимірювань кутів на небі, для чого організуються позиційні спостереження небесних світил.
Найважливіші цілі астрометрії:
Встановлення систем небесних координат,
Отримання параметрів, що характеризують найповніше закономірності обертання Землі.
Небесна механіка- вивчає рух небесних тіл під дією тяжіння, розробляє методи визначення їх траєкторій на підставі положень, що спостерігаються на небі, дозволяє розрахувати таблиці їх координат на подальший час (ефемериди), вивчає взаємний вплив тіл на їх рух, розглядає рух і стійкість систем небесних і штучних тіл .
Астрофізика- Вивчає походження (космогонія), будова, хім. склад, фізичні властивості та еволюцію окремих небесних тіл та систем аж до всього Всесвіту в цілому (космологія).
Історія виникнення та розвитку астрономічних знань.
Астрономія з'явилася дуже давно. Жодна наука на Землі, крім, мабуть. Математики, не має такої глибокої давнини.
Астрономія відмінна від інших наук, тому що фізика, хімія, біологія в сучасному вигляді складалися протягом останніх 300 років. Астрономія ж формувалася в епохи стародавні і дуже від нашої.
Причини виникнення та розвитку астрономії добре вказані в перших рядках Біблії: "І сказав Бог: нехай будуть світила на тверді небесній, для відокремлення дня від ночі, і для знамень, і часів, і днів, і років;" (Бут. 1,14)
Розвиток астрономії було зобов'язане людському бажанню осягнути закономірності навколишнього світу, необхідністю виміру часу та орієнтування у просторі. Останнє особливо важливе було для мореплавців. Аж до XIXстоліття на борту кожного корабля, що вирушав у далеку дорогу, знаходився астроном, в обов'язки якого входило визначення координат корабля серед відкритого моря та орієнтування за зірками.
Розвиток давньої астрономії розпадається на два етапи. Перший – примітивний сільськогосподарський. Зірки служили людям орієнтиром початку сільськогосподарських робіт. У Єгипті схід Сіріуса означав початок розливу Нілу. Коли Арктур сходив безпосередньо перед Сонцем – треба було збирати виноград, коли Оріон та Плеяди заходили вранці – треба було починати орати. Ці прикмети породили необхідність виділити основні сузір'я і назвати найяскравіші зірки, щоб мати постійні орієнтири.
Другий етап пов'язаний із складними тривалими спостереженнями та відшуканням календарних періодів. Найдавніший період існування людства мало вивчений наукою, оскільки не збереглися письмові пам'ятки того часу. Більш-менш точно можна уявити сьогодні лише духовний світ цивілізацій, починаючи з єгипетської та вавілонської.
Найдавніші астрономічні знання вчені сьогодні знаходять на берегах Тигра та Євфрату у халдеїв. Скільки років народи, що населяли ці землі, займалися астрономією, сказати дуже важко. Цицерон з цього приводу писав: "звернемося до авторитету найдавніших і почнемо з ассирійців. Населяючи країну рівну і обширну, вони могли спостерігати небо, з усіх боків відкрите, уважно стежити за пересуванням і переміщенням зірок. ті чи інші зміни в становищі небесних світил, і ці свої знання передали пізнім поколінням.Серед цього народу халдеї, постійно спостерігаючи за зірками, створили, як вважають, цілу науку, яка дає можливість передбачати, що з ким трапиться і хто для якої долі народжується Вважають, що це мистецтво розвивалося також у єгиптян з глибокої давнини і протягом майже незліченних століть. Далі він уточнює, що "...як вони самі стверджують, чотириста сімдесят тисяч років зберігають у своїх пам'ятниках пізнане ними."
Крім Цицерона про давність спостережень говорили й інші античні автори. Так Гіппарх вказував, ніби халдеї спостерігали зоряне небо за 270000 років до того, коли Олександр Великий вступив до Персії. Пліній же говорить про 720 000 років.
Сучасні історики не погоджуються з цими цифрами, але факти свідчать, що для обчислення періодів сонячних затемнень, халдеям знадобилося, щонайменше, 5 000 років. Жерці вивели зі спостережень період сонячних затемнень в 1805 років або 22325 оборотів Місяця, після закінчення якого затемнення повторюються в попередньому порядку. Згадуване спеціально в написах затемнення, яке було обрано вихідним пунктом одного з таких циклів, відноситься до року, віддаленого від 1900 року н.е. на 13442 року, і, як припускають, рік цей відповідає збігу сонячного затемнення зі сходженням Сіріуса.
Відомий був вавилонянам і коротший період 223 обороти Місяця, тобто. в 18 років і 11 днів - сарос, після якого затемнення Місяця і Сонця повторюються в колишньому порядку.
Про високий розвиток науки в Месопотамії свідчить те, що халдейські астрономи знали точне значення тривалості року, описали сонячні плями, збільшення і зменшення світла планет, проводили спостереження над кометами і влаштовували небесні глобуси. Швидше за все вони винайшли знаки зодіаку. Ибо тождественность фоpм и аналогия символов, пpоявляющиеся во всех зодиаках дpугих стpан - в зодиаках, созданных в Египте, в Индии, в Камбодже и Китае, - доказывают, что астpономические наблюдения, пpоизводившиеся халдейскими астpономами, легли в основу всех зодиаков дpевнего миpа. Коло зодіаку було створено халдеями щонайменше 4000 років тому, у той самий час подібна робота припускає, що їй передували тривалі періоди підготовки наукового грунту. На дванадцять частин зодіак був розділений, принаймні, у VI столітті до н.е.
Крім халдейської школи, давньою та сильною була єгипетська. Всі зодіакальні пам'ятки в Єгипті були головним чином астрономічні. Царські гробниці та похоронні ритуали є безліч таблиць сузір'їв та їх впливу на всі години кожного місяця.
Найдавніші астрономічні записи в Єгипті, Вавилоні, Китаї датуються приблизно XXXстоліттям до н.е.
Найдавніше з збережених повідомлень про сонячне затемнення в Китаї датується 2697 до н.е.
Біля витоків грецької математичної теорії стояли Піфагор та її школа (VIст. е.). За їхніми уявленнями в основі устрою Космосу знаходиться математичний закон. Його можна визначити, вивчаючи рух світил на небі.
Піфагорійці побудували першу відому науці фізичну модель Сонячної системи, припустивши, що всі планети, Земля, Сонце та Місяць обертаються навколо центрального вогню. Вони розробили вчення про кулястість Землі, вивели нахил екліптики та планетних орбіт, правильно пояснювали затемнення.
Піфагор перший назвав всесвіт космосом, тобто. упорядкованим ладом, складом, вважав, що світ складається з планетних сфер, розділених між собою гармонійними проміжками.
Предметом філософії Піфагора був світ, як закономірне, струнке ціле, підпорядковане законам гармонії числа.
Пізні піфагорійці пояснювали зміну дня та ночі добовим обертанням Землі.
Грецький мудрець Фалес (624 - 547 рр. е.) передбачив повне сонячне затемнення, що спостерігалося 585 р. у Малій Азії. Причиною сонячних затемнень вважав Місяць, який розглядав як темне тіло, що запозичує світло від Сонця. Відкрив нахил екліптики до екватора, визначив кутову величину Місяця, вчив про кулястість Землі.
Анаксимандр (бл.610 - 546 рр. е.) спорудив перші у Греції сонячний годинник і астрономічні інструменти, вперше застосував гномон визначення нахилу екліптики до екватору. Започаткував теорію небесних сфер.
Великий вплив на грецьку астрономію мав Платон. Його ідеалістичні уявлення про Всесвіт, рухи об'єктів якого повинні відбуватися тільки по ідеальним колам, довго заважало розвитку реальних уявлень про влаштування світобудови. Завдяки цьому грецькі астрономи так ніколи і не створили реальної картини будови Всесвіту, а використовували свої теорії лише як засіб для опису рухів небесних світил, що спостерігаються.
Евдокс Книдский (бл. 408 - бл. 355 е.) склав найдавнішу карту зоряного неба, де сузір'я представлені фігурами різних тварин. Одним із перших навів назви зодіакальних сузір'їв та сузір'їв, розташованих поза поясом зодіаку. Він перший розвинув теорію гомоцентричних сфер. Його модель представляла Всесвіт у вигляді вкладених одна в одну концентричних сфер, якими рухалися світила. Ця теорія вимагала по 4 гомоцентричні сфери для кожної планети та по три для Сонця та Місяця.
Аристотель (384 - 322 рр. до зв. е.) написав значні праці з астрономії: «Про небо» і «Метеорологія». Він вважав, що Земля куляста, знаходиться в центрі світу. Сам же Всесвіт влаштований за принципом цибулини, що складається з 55 сфер, що оточують Землю. Ця модель не могла повністю описати реальний рух планет. Праці Аристотеля носили скоріше філософський характері і лягли основою пізнішого схоластичного світогляду.
Гераклід (388 - 315 рр. до н.е.) вчив, що Земля обертається навколо своєї осі, Меркурій та Венера обертаються навколо Сонця, яке обертається навколо Землі, вважав, що зірки мають кулясту форму.
Аристарх Самоський (бл. 310 - 230 рр. до н. е.) висунув геліоцентричну гіпотезу, згідно з якою в центрі Всесвіту знаходилося Сонце, але ця модель не мала істотного впливу на його сучасників. Значним внеском у науку стало визначення Аристархом відстані від Сонця до Землі за спостережними даними.
Ератосфен (бл. 276 - 194 рр. до н.е.) визначив розміри Землі за допомогою простого гномона, провівши вимір висоти Сонця в Сієні та в Олександрії, що лежать на одному меридіані, в момент літнього сонцестояння, і, оцінивши відстань між містами, допустив , Що Довжина кола Землі дорівнює 250 000 стадій (1 стадій ~ 185 м.). Розрахував відстань від Землі до Сонця та Місяця. Знайшов точний нахил екліптики. Склав каталог 675 нерухомих зірок.
Великий внесок в античну астрономію вніс Гіппарх (ІІ століття до н.е.). Він проводив численні та тривалі спостереження, які дозволили йому розробити теорії руху Сонця та Місяця, успішніші, ніж колишні. Гіппарху вдалося успішно вирішити завдання передбачити сонячні та місячні затемнення. На відміну від колишніх теорій, Земля перебувала над центрі кола, а деякій іншій точці, ексцентричної стосовно геометричному центру. Рух ексцентром було введено для опису різних нерівностей у русі Сонця і Місяця.
Гіппарх склав перший каталог зоряного піднебіння, що включав близько 850 зірок. Порівнявши особисті спостереження, зі спостереженнями своїх попередників Арістілла і Тимохаріса, він відкрив прецесію, поступове усунення становища екватора щодо екліптики. Внаслідок цього, точка весняного рівнодення переміщається на захід щодо зірок. Це призводить також зміну положень полюсів світу, тобто. центрів, навколо яких обертаються у добовому русі зірки.
Клавдій Птолемей (бл. 87 - 165 рр.) став систематизатором всієї попередньої астрономії. Його праця «Велика математична побудова астрономії в XIIIкнигах» стала основою для всієї наступної астрономії на Сході та Заході протягом багатьох наступних століть. Він застосував теорію епіциклів для опису Всесвіту. Геоцентрична модель світу не могла дати правильного простого опису руху світил. Птолемею вдалося уявити видимі рухи небесних тіл за допомогою комбінацій ідеальних кругових рухів за деферентами та епіциклами. У центрі кола – деферента знаходилася Земля. Планета рухалася не по самому деференту, а по іншому колу - епіцикл, центр якого рухався по деференту.
Комбінуючи кількість епіциклів, Птолемею вдалося побудувати модель, що досить точно описує реальне становище світил на небі. У кращому варіанті ця модель налічувала до 35 епіциклів і протрималася як практичне керівництво до відкриттів Ісаака Ньютона.
Птолемей розробив теорії для Сонця, Місяця і кожної планети, сконструював кілька кутомірних астрономічних інструментів, створив каталог положень 1022 зірок. Праці Птолемея з'явилися вінцем грецької астрономії і рівним їм було багато наступних століть.
З падінням Західної Римської імперії наука занепала.
Подальший розвиток астрономії почався приблизно з VII століття в ісламському світі. Араби зробили переклади основних грецьких наукових праць і, хоча змінювали основи грецької науки, зробили важливий внесок у межах загальної структури. Протягом IX-XI століття були досягнуті успіхи у визначенні розмірів Землі, вивченні руху Місяця, Сонця і планет, складанні зоряних каталогів, поліпшенні календаря завдяки працям астрономів аль-Біруні, аль-Баттані, абу-ль-Вефа, ібн-Юнуа, ас-Суфі , Омара Хайяма.
Через Іспанію багато творів арабських вчених проникали до Європи.
В 1252 при дворі кастильського короля Альфонсо Мудрого були складені «Альфонсові таблиці» - ефемеріди руху планет.
Відродження власне європейської астрономії почалося з XVстоліття.
У цей час було видано «Нову теорію планет» Г. Пурбаха, в якій вперше в Західній Європі було викладено теорію епіциклів Птолемея. Учень Г. Пурбаха Регіомонтан видав «Ефемериди», де були обчислені положення Сонця, Місяця та планет на 1475 – 1506 рр. Ці таблиці були останніми, обчисленими з теорії Птолемея.
Наукова революція в астрономії розпочалася після створення Миколою Коперником геліоцентричної системи світу. У 1543 був виданий його основна праця «Про звернення небесних сфер». За новою моделлю в центр світу ставилося Сонце, земля ж з рештою планет оберталася навколо нього. За допомогою нової теорії легко пояснювався зворотний рух планет, що раніше вважався загадковим. Однак багато питань ще не було вирішено через те, що Коперник не відмовився від ідеального руху небесних тіл. У його моделі світила продовжували рухатися по колам і поступово. Це ускладнювало правильне обчислення реального стану планет.
Теорія Коперника започаткувала важливого переходу від інструменталізму давньогрецької думки до можливостей реального опису устрою фізичного світу.
Нову модель було прийнято не відразу. Суперечки про істинність теорії Коперника вели ще два століття.
У 1551 р. німецький астроном Еразм Рейнгольд видав «Прусські таблиці», де обчислив положення планет за новою моделлю.
З 1576 по 1597 р. датський астроном Тихо Браге у побудованій ним обсерваторії «Ураніборг» виконав дуже точні спостереження положень зірок, комет, планет, Місяця та Сонця. Отримані дані свідчили неспроможність старої птолемеево-аристотелевої моделі світу. Однак Тихо Браге не прийняв і систему Коперника. Він створив свою модель, згідно з якою в центрі світу була Земля; Місяць та Сонце оберталися навколо Землі, а всі планети навколо Сонця.
Після смерті Тихо Браге всі спостереження дісталися його учневі Йоганну Кеплеру (1571 – 1630). Кеплер був піфагорійцем та прихильником системи світу Коперника. Він почав шукати математичні принципи гармонії, яку Бог заклав у основі світобудови. Багаторічні дослідження призвели до відкриття простих співвідношень, які описують рух планет і були оприлюднені в 1609 році. Роботи Кеплера остаточно показали, що платонівські ідеали рівномірного руху по колам природі невластиві.
Справжній переворот в астрономії був викликаний використанням телескопів Галілео Галілеєм для спостереження небесних об'єктів.
У 1610 році Галілей зробив чотири фундаментальні відкриття, що суперечили арістотелівським принципам світобудови.
Він побачив, що на Місяці є кратери і гори, що Венера має фази, подібно до Місяця, що навколо Юпітера обертаються чотири супутники і Чумацький Шлях складається зі слабких зірок.
Таким чином, астрономічні відкриття підготували ґрунт для повної зміни стародавнього світогляду та принципово нових підходів у науці. Цю роботу довершив Ісаак Ньютон.
Відкриті ним закони було перевірено практично Едмундом Галлеєм, який передбачив повернення комети. що спостерігалася у 1531, 1607 та 1682 роках. Обчислений період цієї комети становив 75 років. Комета повернулася в 1758, підтвердивши теорію тяжіння І. Ньютона і була названа кометою Галлея.
Ян Гевелій (1611 - 1687) в 1641 побудував обсерваторію в Гданську, яка була на той час найбільшою в Європі. Склав перші точні детальні карти Місяця. В 1647 вийшла його "Селенографія", де вчений ввів багато назв деталей місячної поверхні, які залишилися до наших днів. Відкрив фази Меркурія, чотири комети, виконав перший точний вимір періоду обертання Сонця, склав каталог 1564 зірок, виділив 11 нових сузір'їв. Деяким дав назви, що збереглися до наших днів: Гончі Пси, Жираф, Ящірка, Малий Лев, Секстант, Єдиноріг, Лисичка, Щит Яна Собесського. В 1690 видав атлас "Опис всього зоряного неба".
У XVIII столітті було розроблено основні методи небесної механіки, завдяки працям сім'ї Бернуллі, Л. Ейлера, Л. Лагранжа, П. Лапласа. У цьому столітті намітився відчутний прогрес у спостережних методах астрономії. Поява великих телескопів-рефлекторів сприяло детальнішому вивченню Всесвіту. Спостереження Вільяма Гершеля прояснили структуру нашої Галактики та дозволили виявити безліч туманностей та зоряних скупчень. Особливий інтерес викликали звані " спіральні " туманності. Деякі астрономи вважали їх зірковими системами, подібними до Чумацького Шляху, інші заперечували цю думку, і вважали їх частинами Чумацького Шляху, що складаються з метеорної та пилової матерії.
Середина XIX століття була відзначена відкриттям планети Нептун "на кінчику пера", тобто. методами небесної механіки Це було дуже переконливе підтвердження теорії І. Ньютона. У другій половині XIX століття було виявлено рух перигелія орбіти Меркурія, який не міг отримати пояснення в рамках теорії гравітації Ньютона. Роздуми над цим явищем сприяли виникненню загальної теорії відносності, створеної Альбертом Ейнштейном на початку XX століття.
У 1912 році В. Слайфер розпочав у Ловеллівській обсерваторії (США) велику програму, націлену на вимірювання швидкостей туманностей, використовуючи доплерівське зміщення спектральних ліній. До 1925 він вивчив близько 40 туманностей. Більшість із них виявилися дуже віддаленими від Землі. Проте, був надійного методу визначення відстаней, оскільки паралактичний метод, розроблений у середині XIX століття Гудрайком, Бесселем і Струве, працював лише у найближчих околицях Сонячної системи.
Якусь допомогу міг надати метод визначення відстаней за допомогою цефеїд, відкритий 1908 року в Гарварді Генріеттою Левітт. Дослідниця виявила, що цефеїди мають чітку залежність, що пов'язує їхню світність і період зміни блиску. За виміряною видимою зоряною величиною та періодом зміни блиску можна знайти відстань до такої зірки. Цей метод запрацював на повну силу після того, як 1923 року американський астроном Едвін Хаббл розрізнив у туманності Андромеди окремі зірки та ідентифікував серед них цефеїду. Метод Левітт показав, що відстань до зірки. А значить, і до самої галактики близько 900 тис. світлових років. Це виявилося більше, ніж розміри Чумацького Шляху. Таким чином було виявлено, що спіральні туманності не є об'єктами нашої Галактики, а такими ж зірковими системами, віддаленими від нас на великі відстані.
Подальші дослідження Хаббла дозволили дослідити рух галактик та відкрили розширення Всесвіту.
Роботи А.Фрідмана, В.де Сіттера і Д.Леметра, засновані на теорії відносності, лягли в основу побудови моделі Всесвіту, що розширюється.
Початок розширення було описано Георгієм Гамовим, колишнім студентом Фрідмана, який припустив, що Всесвіт вийшов зі стану з надзвичайно високою температурою та щільністю, внаслідок Великого Вибуху.
Студенти Гамова Р. Алфер і Р. Герман у 1948 році висловили думку, що випромінювання, що залишилося після Великого Вибуху, мало зараз охолонути до температури всього на кілька градусів вищої. Чим абсолютний нуль. У 1965 році це випромінювання було виявлено А. Пензіасом та Р.Вілсоном і названо реліктовим випромінюванням. Його температура всього близько 3К.
Разом з розвитком поглядів на будову Всесвіту в цілому еволюціонувало і уявлення про походження окремих її елементів.
Висловлена у XVIII столітті небулярна гіпотеза, припускала, що зірки та планети утворилися з газопилової туманності. У XIX столітті Гельмгольцем і Кельвіном було встановлено, що енергія, що звільняється в результаті гравітаційного стиску, може створити високу температуру в надрах зірки, але її вистачить лише на 20 млн. років. Радіометричний метод оцінки віку Землі, розроблений Е. Резерфордом у 1905 році, показував, що нашій планеті близько кількох мільярдів років. Вчені були спантеличені такою невідповідністю.
У 1925 р. Цецилія Пейн, аналізуючи спектри зірок, дійшла висновку, що водень і гелій - найпоширеніші елементи в зірках. Це було підтверджено через чотири роки Генрі Рассел. Вернер Гейзенберг у 1932 році висловив думку, що всі елементи у Всесвіті могли бути утворені з водню, оскільки водневе ядро складається лише з одного протона, який може перетворитися на нейтрон, приєднавши електрон. У 1938 році Ганс Бет запропонував першу задовільну теорію, що описує джерело освіти енергії зірок. Він показав, що важкі елементи синтезуються у надрах зірок у результаті ядерних реакцій із водню. Ці реакції можуть бути джерелом енергії для зірки протягом мільярдів років.
Розвиток телескопобудування, всехвильових приймачів випромінювання та космічної техніки у XX столітті призвело до справжньої революції в астрономії.
Контрольні питання:
Що таке астрономія?
Що вивчає астрономія?
Які основні розділи астрономії?
У чому принципова та методологічна різниця основних розділів астрономії?
Коли зародилася астрономія?
У яких країнах розвиток астрономії був найуспішнішим?
Хто написав "Альмагест"?
Хто є творцем геліоцентричної картини світу?
Хто вперше застосував телескоп для астрономічних спостережень?
Який учений збудував у 15 столітті найбільшу обсерваторію в Європі?
Хто відкрив закони руху планет?
Хто побудував теорію руху комет і передбачив повернення однієї з комет?
Хто склав перші точні карти Місяця?
Які вчені зробили у 18 столітті видатний внесок у розвиток небесної механіки?
Що стало революційному прориву в астрономії 19 століття?
Які праці Е.Хаббла привели до нового погляду на будову Всесвіту?
Хто став творцем моделі Великого вибуху?
Література:
1. Кононович Е.В., Мороз В.І. Курс загальної астрономії. М., Едиторіал УРСС, 2004.
2. Лакур П., Аппель Я. Історична фізика. тт.1-2 Одеса Mathesis 1907.
3. Літрів І. Таємниці неба. М. 1902
4. Паннекук А. Історія астрономії. М. 1951
5. Фламмаріон К. Історія піднебіння. М. 1994 (перевидання СПб. 1875)
6. Шимбальов А.А, Галузо І.В., Голубєв В.А. Хрестоматія з астрономії. Мінськ, Аверсев. 2005.
Напевно, немає жодної людини на всій планеті, хто не замислювався про незрозумілі мерехтливі точки на небі, які видно вночі. Чому Місяць ходить навколо Землі? Все це і навіть більше вивчає астрономію. Що таке планети, зірки, комети, коли буде затемнення і чому в океані відбуваються припливи – на ці та багато інших питань відповідає наука. Давайте розберемося в її становленні та значенні для людства.
Визначення та структура науки
Астрономія - це наука про будову та походження різних космічних тіл, небесну механіку та розвиток всесвіту. Назва її походить від двох давньогрецьких слів, перше з яких означає "зірка", а друге - "встановлення, звичай".
Астрофізика вивчає склад та властивості небесних тіл. Підрозділом її є зіркова астрономія.
Небесна механіка відповідає на питання про рух та взаємодію космічних об'єктів.
Космогонія займається походженням та еволюцією всесвіту.
Таким чином, сьогодні звичайні земні науки за допомогою сучасної техніки можуть поширити сферу дослідження далеко за межі нашої планети.
Предмет та завдання
У космосі, виявляється, є дуже багато різноманітних тіл і об'єктів. Всі вони вивчаються та становлять, власне, предмет астрономії. Галактики та зірки, планети та метеори, комети та антиречовина – все це лише сота частка питань, які ставить перед собою ця дисципліна.
Нещодавно з'явилася приголомшлива можливість практичного 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 лише в ХХ столітті люди змогли поглянути на нашу планету з боку і відвідати супутник Землі - Місяць.
Теми астрономії не обмежуються лише цими проблемами. Далі ми поговоримо докладніше.
Які ж методики застосовуються на вирішення завдань? Перша і найдавніша з них – спостереження. Наступні можливості з'явилися лише нещодавно. Це фотографія, запуск космічних станцій та штучних супутників.
Питання, що стосуються походження та еволюції всесвіту, окремих об'єктів, поки що не можуть бути достатньо вивчені. По-перше, не вистачає накопиченого матеріалу, а по-друге, багато тіла знаходяться надто далеко для точного вивчення.
Види спостережень
Спочатку людство могло похвалитися лише звичайним візуальним наглядом за небозводом. Але і такий примітивний метод дав просто чудові результати, про які ми поговоримо трохи пізніше.
Астрономія та 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 належить і винайдена нещодавно фотографія.
Наступний розділ стосується реєстрації інфрачервоного випромінювання у 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 із вічних питань: звідки ми походять.
Наступні методики досліджують всесвіт щодо гамма-випромінювань, рентгенівських хвиль, ультрафіолету.
Також є методики, не пов'язані з електромагнітним випромінюванням. Зокрема, одна з них виходить з теорії нейтринного ядра. Гравітаційно-хвильова галузь вивчає космос щодо поширення цих двох дій.
Таким чином, види спостережень, відомі сьогодні, значно розширили можливості людства в освоєнні космосу.
Погляньмо на процес становлення цієї науки.
Зародження та перші етапи розвитку науки
У давнину, за часів первіснообщинного ладу, люди лише починали знайомитися зі світом і визначати явища. Вони намагалися усвідомити зміну дня та ночі, сезони року, поведінку незрозумілих речей, таких як грім, блискавка, комети. Що таке Сонце та Місяць – теж поки що залишалося загадкою, тому їх зараховували до божеств.
Однак, незважаючи на це, вже в епоху розквіту Шумерського царства жерці у зіккуратах робили досить складні обчислення. Вони розділили видимі світила на сузір'я, виділили у них відомий сьогодні «зодіакальний пояс», розробили місячний календар, що складається з тринадцяти місяців. Також ними було відкрито цикл Метона, щоправда, трохи раніше це зробили китайці.
Єгиптяни продовжили та поглибили вивчення небесних тіл. У них взагалі склалася приголомшлива ситуація. Річка Ніл розливається на початку літа, саме в цей час на горизонті починає з'являтися яка ховалася в зимові місяці на небосхил іншої півкулі.
У Єгипті вперше почали ділити добу на 24 години. Але тиждень на початку у них був десятиденний, тобто місяць складався із трьох декад.
Проте найбільшого розвитку давня астрономія отримала Китаї. Тут примудрилися практично точно розрахувати довжину року, могли прогнозувати сонячні та місячні затемнення, вели облік комет, плям на Сонці та інших незвичайних явищ. Наприкінці другого тисячоліття до н.е. з'являються перші обсерваторії.
Період античності
Історія астрономії у нашому розумінні неможлива без грецьких сузір'їв та термінів у небесній механіці. Хоча спочатку елліни і помилялися дуже сильно, але з часом вони змогли зробити досить точні спостереження. Помилка, наприклад, полягала в тому, що Венеру, яка з'являється вранці і ввечері, вони вважали двома різними об'єктами.
Першими, хто приділив особливу увагу цій сфері знань, були піфагорійці. Вони знали, що Земля має форму кулі, а день і ніч змінюються, тому що вона обертається навколо осі.
Аристотель зміг розрахувати коло нашої планети, правда, помилився у велику сторону вдвічі, але й така точність на той час була високою. Гіппарх зміг розрахувати довжину року, запровадив такі географічні поняття, як широта та довгота. Склав таблиці сонячних та місячних затемнень. Їх можна було передбачити ці явища з точністю до двох годин. Навчитися б нашим метеорологам у нього!
Останнім світилом античного світу був Клавдій Птолемей. Ім'я цього вченого історія астрономії зберегла назавжди. Геніальні помилки, що визначила надовго розвиток людства. Він довів гіпотезу, за якою Земля перебуває в усі небесні тіла обертаються навколо неї. Завдяки войовничому християнству, що прийшло на зміну римському світу, багато наук було занедбано, такі як астрономія теж. Що таке і яке коло Землі, нікого не цікавило, більше сперечалися про те, скільки ангелів пролізе у вушко голки. Тому геоцентрична схема світу на багато століть стала мірилом істини.
Астрономія індіанців
Інки розглядали хмарочос трохи інакше, ніж інші народи. Якщо звернутися до терміну, то астрономія - це наука про рух та властивості небесних тіл. Індіанці 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 інкської імперії. Вважалося, що Сонце, зайшовши на заході, опускалося на дно цієї річки і переходило по ньому на східну частину небосхилу.
Достовірно відомо, що інки виділяли наступні планети - Місяць, Юпітер, Сатурн та Венера, причому без телескопів зробили спостереження, які зміг повторити лише Галілей за допомогою оптики.
Обсерваторією мали дванадцять стовпів, які розташовувалися на пагорбі біля столиці. З їхньою допомогою визначалося становище Сонця на небосхилі і фіксувалася зміна пір року, місяців.
Майя ж, на відміну інків, розвинули знання дуже глибоко. Переважна більшість того, що вивчає астрономія сьогодні, була їм відома. Вони зробили дуже точний розрахунок тривалості року, місяць ділили два тижні по тринадцять днів. Початком хронології вважався 3113 до нашої ери.
Таким чином, ми бачимо, що у Стародавньому світі та серед племен «варварів», якими їх вважали «цивілізовані» європейці, вивчення астрономії було на дуже високому рівні. Давайте подивимося, чим могли похвалитися в Європі після падіння античних держав.
Середньовіччя
Завдяки старанності інквізиції в пізньому середньовіччі і слабкому розвитку племен на ранньому етапі цього періоду багато наук зробили крок назад. Якщо в епоху античності люди знали, що вивчає астрономія, і багато хто цікавився подібною інформацією, то в середні віки більш розвиненою стала теологія. За розмови про те, що Земля кругла, а Сонце знаходиться в центрі, можна було згоріти на багатті. Подібні слова вважалися блюзнірством, а люди називалися єретиками.
Відродження, як не дивно, прийшло зі сходу через Піренеї. Араби принесли до Каталонії знання, збережені їхніми предками ще з часів Олександра Македонського.
У п'ятнадцятому столітті кардинал Кузанський висловлював думку, що всесвіт нескінченний, а Птолемей помиляється. Подібні вислови були богохульними, але дуже випереджали час. Тому їх порахували маренням.
Але революцію зробив Коперник, який перед смертю наважився опублікувати дослідження всього свого життя. Він довів, що у центрі знаходиться Сонце, а Земля та інші планети обертаються навколо нього.
Планети
Це небесні тіла, які обертаються орбітою в космосі. Свою назву вони отримали від давньогрецького слова «мандрівник». Чому так? Тому що давнім людям вони здавалися зірками, що подорожують. Інші стоять на звичайних місцях, а вони щодня пересуваються.
У чому їхня відмінність від інших об'єктів у всесвіті? По-перше, планети досить дрібні. Розмір їм дозволяє очистити свій шлях від планети зималей та іншого сміття, але його недостатньо для того, щоб почалася як у зірки.
По-друге, завдяки своїй масі, вони набувають округлої форми, а внаслідок певних процесів формують собі щільну поверхню. По-третє, планети зазвичай обертаються у певній системі навколо зірки чи її останків.
Давні люди вважали ці небесні тіла «посланцями» богів чи напівбожествами, нижчого рангу, ніж, наприклад, Місяць чи Сонце.
І лише Галілео Галілей вперше за допомогою спостережень у перші телескопи зміг зробити висновок, що в нашій системі всі тіла ходять орбітами навколо Сонця. За що й постраждав від інквізиції, яка змусила його замовкнути. Але справа була продовжена.
За визначенням, визнаним сьогодні більшістю, планетою вважаються лише тіла із достатньою масою, які обертаються навколо зірки. Решта – це супутники, астероїди та інше. З погляду науки одинаків у цих лавах немає.
Отже, час, за який планета робить повне коло по орбіті навколо зірки, називається планетарним роком. Найбільш близьке місце на її шляху до зірки - це періастр, а найдальше - апоастр.
Друге, що важливо знати про планети, це те, що в них нахилена вісь щодо орбіти. Завдяки цьому при обертанні півкулі отримують різну кількість світла та радіації від зірок. Так відбувається зміна сезонів, 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. І тут повне коло називається «добу».
І остання особливість такого небесного тіла - це чиста орбіта. Для нормального функціонування планета повинна по дорозі, стикаючись з різними дрібнішими об'єктами, знищити всіх «конкурентів» і подорожувати гордою самотністю.
У нашій Сонячній системі є різні планети. Астрономія всього налічує їх вісім. Перші чотири відносяться до "земної групи" - Меркурій, Венера, Земля, Марс. Інші поділяються на газових (Юпітер, Сатурн) та крижаних (Уран, Нептун) гігантів.
Зірки
Ми їх бачимо щоночі на небосхилі. Чорне поле, усіяне блискучими точками. Вони формують групи, які називаються сузір'ями. І все ж не дарма ж на їхню честь названа ціла наука – астрономія. Що таке "зірка"?
Вчені кажуть, що неозброєним оком при досить хорошому рівні зору людина може побачити по три тисячі небесних об'єктів у кожній півкулі.
Вони здавна манили людство своїм мерехтінням та «неземним» змістом існування. Давайте розберемося докладніше.
Отже, зірка - це потужна грудка газу, якась хмара з досить високою щільністю. Всередині його відбуваються або відбувалися раніше термоядерні реакції. Маса подібних об'єктів дозволяє їм формувати довкола себе системи.
Під час вивчення цих космічних тіл вчені виділили кілька способів класифікації. Ви, напевно, чули про «червоних карликів», «білих гігантів» та інших «жителів» всесвіту. Отже, сьогодні одна з найбільш універсальних класифікацій - типологія Моргана-Кінана.
Вона передбачає поділ зірок за величиною та спектром випромінювання. За спаданням 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 до групи «G».
Звідки ж беруться такі гіганти? Вони формуються з найбільш поширених у всесвіті газів - водню та гелію, а внаслідок гравітаційної компресії набувають остаточної форми та ваги.
Наша зірка – це Сонце, а найближча до нас – проксима Центавра. Вона знаходиться в системі і знаходиться від нас на відстані 270 тисяч відстаней від Землі до Сонця. А це близько 39 трлн кілометрів.
Взагалі всі зірки вимірюються відповідно до Сонця (їхня маса, розмір, яскравість у спектрі). Відстань до подібних об'єктів вважається у світлових роках чи парсеках. Останній дорівнює приблизно 3,26 світлового року, або 30,85 трлн кілометрів.
Любителі астрономії, безсумнівно, повинні знати і знатися на цих цифрах.
Зірки, як і всі в нашому світі, всесвіті, народжуються, розвиваються і вмирають, у їхньому випадку - вибухають. Згідно з гарвардською шкалою, вони діляться за спектром від блакитних (молодих) до червоних (старих). Наше Сонце відноситься до жовтого, тобто «зрілого віку».
Також існують коричневі та білі карлики, червоні гіганти, змінні зірки та багато інших підтипів. Вони відрізняються рівнем вмісту різних металів. Адже саме згоряння різних речовин внаслідок термоядерних реакцій дозволяє вимірювати спектр їхнього випромінювання.
Також існують назви "нова", "наднова" та "гіпернова". Ці поняття не зовсім відображаються у термінах. Зірки - якраз старі, які в основному закінчують своє існування вибухом. А ці слова позначають лише те, що їх помітили тільки під час колапсу, до цього вони зовсім не фіксувалися навіть у найкращі телескопи.
Якщо дивитися на небо із Землі, чітко видно скупчення. Стародавні люди давали їм імена, складали про них легенди, поміщали туди своїх богів та героїв. Сьогодні ми знаємо такі назви, як Плеяди, Кассіопея, Пегас, які прийшли до нас від давніх греків.
Однак сьогодні вченими виділяються Якщо говорити просто, то уявіть, що ми бачимо на небі не одне Сонце, а два, три чи навіть більше. Таким чином, існують подвійні, потрійні зірки та скупчення (там, де світил більше).
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 учених 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 були настільки далеко, що ми досі бачимо світло від спалаху.
Нещодавно було поширено моду на пошук метеоритів. Як же визначити що перед вами: камінь чи небесний прибулець. На це питання відповідає цікава астрономія.
Насамперед метеорит щільніший і важчий за більшість матеріалів земного походження. Завдяки вмісту заліза він має магнетичні властивості. Також поверхня небесного об'єкта буде оплавленою, оскільки під час падіння він переніс сильне температурне навантаження через тертя з атмосферою Землі.
Ми розглянули основні моменти науки, як астрономія. Що таке зірки та планети, історію становлення дисципліни та деякі кумедні факти ви дізналися зі статті.
