История астрономии начинается из самых ранних времен. Первые зарегистрированные астрономические достижения относятся к XXXI веку до н. э. В начале целью, астрономии как науки считалось описание движения небесных тел в небе. Таким образом, были задействованы только Солнце, Луна, звезды и некоторые планеты. В древние времена было четкое разделение астрономии на два направления. Первый сосредоточился на возможностях воздействия астрономии на повседневную жизнь жителей Земли, тогда как второе направление было чисто теоретическим. Оно сосредоточилось на построении математических моделей, описывающих движения небесных тел и позволяющих предсказать их позиции в будущем.
Астрономия развивалась независимо в Древней Греции, Египте и в Месопотамии. И уже в 3000 году до нашей эры был создан календарь, который делит год на 365 дней. Тогда впервые началось разделение дня на двенадцать частей. В то время были придуманы первые имена созвездий, шумерами жившим в древней Месопотамии. Некоторые из этих имен используются и по сей день. Речь идет о созвездиях Тельца, Льва и Скорпиона.
На рубеже восемнадцатого и семнадцатого веков до нашей эры были созданы астрономические вавилонские тексты. Одна из работ, полностью была посвящена планете Венера. Ее название: «Enuma Anu Enlil».
В пятом веке до нашей эры вавилонская астрономия ввела зодиака. Эта концепция касалась как совокупности созвездий, так и называемого большого круга, ставшего основой системы координат в небе. Вавилонские астрономы также создали первые математические модели, из которых можно было рассчитать даты возникновения астрономических явлений.
В Древней Греции астрономы научились использовать геометрию для описания явлений в небе. Развитие греческой астрономии относится к шестому столетию до нашей эры. В то время было создано много теоретических космологических моделей. Астрономы пытались объяснить, например, природу света или небесных тел. Во главе этой школы были в основном Анаксимандр и Пифагор. Говорят, что Пифагор первый, предположил, что Земля может иметь форму сферы.
На рубеже пятого и четвертого веков до н. э. жил Платон, который предположил, что движения тел в небе круговое и однообразное. Он также передал свои знания и предположения своим ученикам. Одним из них был Евдоксос из Книдоса ставшим автором модели Вселенной, которая предполагает, что она состоит из системы сфер с общей средой, и они движутся вокруг Земли.
Эта модель несколько лет спустя была слегка расширена Каллиппсом Кизикский. Он увеличил количество сфер с 26 до 35. Аристотель также работал над этой моделью, но он предполагал, что в итоге сфер должно быть 55.
Однако это была чисто теоретическая модель. В последующие годы греческая астрономия шла в направлении объединения таких теоретических предположений с данными наблюдений. В третьем веке до нашей эры, Аполоний Перги, построил две геометрические модели планетарных орбит. Первая из них предположила, что планеты движутся вокруг Земли по кругу с постоянной скоростью, но Земля не находится в центре этого круга. Это должно было объяснить изменением расстояния между Землей и остальными планетами. Вторая модель предполагала движение планет и называлась эпициклом.
Предположения первой из моделей были использованы во втором веке до нашей эры Гиппархом. Он попытался описать движение Солнца вокруг Земли. Он даже установил параметры для предполагаемой солнечной орбиты в зависимости от продолжительности весны и лета. Гиппарх также использовал вторую модель Аполлония.
Наука затем вступила в новую эру, где наибольшее влияние на ее развитие сделали в первую очередь исламские астрономы, а также отдельные ученые в Европе. Венцом этих многовековой теории была работа Коперника.
В XI веке арабские астрономические работы стали все более популярными в Западной Европе. Таким образом, теории Птолемея, переведенные ранее на арабский язык, попали в Западную Европу. В тринадцатом веке на основе предположений Птолемея были созданы новые астрономические таблицы для расчета положений планет.
В 1543 году Коперник опубликовал в Нюрнберге свою работу «О вращении небесных сфер». Во второй половине XVI века астроном Тихо Браге, благодаря своим наблюдениям обнаружил, что комета двигалась в области, которая, согласно модели Птолемея, была зарезервирована для движения планет. Таким образом, он опроверг теорию существования сфер. В последние годы своей жизни Браге сотрудничал с Кеплером, который помог ему разработать его теорию. Потом благодаря этим данным, полученным Браге, Кеплер обнаружил, какова природа планетных орбит.
100 р бонус за первый заказ
Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line
Узнать цену
Астрономия -- одна из древнейших наук. Как и многие другие науки, она возникла из практических потребностей человека. Первобытным кочевым племенам нужно было ориентироваться во время своих странствий, и они научились это делать по Солнцу, Луне и звездам. Земледельцам было необходимо при полевых работах учитывать наступление различных сезонов. Поэтому они заметили, что смена времен года связана с изменением полуденной высоты Солнца и восходом определенных звезд. С дальнейшим развитием человеческого общества возникла потребность в измерении времени и в создании системы счета длительных промежутков времени (календарей).
Для всего этого требовались наблюдения движений небесных светил, которые велись сначала без всяких инструментов и были весьма неточными, но вполне удовлетворяли практическим нуждам того времени. Из таких наблюдений и возникла наука о небесных телах -- астрономия.
С развитием человеческого общества перед астрономией выдвигались все новые и новые задачи, для решения которых нужны были более совершенные способы наблюдений и более точные методы расчетов. Постепенно стали создаваться астрономические инструменты и разрабатываться математические методы обработки наблюдений.
Первые записи астрономических наблюдений, подлинность которых несомненна, относятся к VIII в. до н.э. Однако известно, что еще за три тысячи лет до новой эры египетские жрецы подметили, что разливы Нила, регулировавшие экономическую жизнь страны, наступали вскоре после того, как перед восходом Солнца на востоке появлялась самая яркая из звезд Сириус, скрывавшаяся до этого около двух месяцев в лучах Солнца. Из этих наблюдений египетские жрецы довольно точно определили продолжительность сельскохозяйственного (тропического) года.
В Древнем Китае за две тысячи лет до новой эры видимые движения Солнца и Луны были настолько хорошо изучены, что китайские астрономы могли предсказывать наступление солнечных и лунных затмений.
В Древней Греции астрономия была уже одной из наиболее развитых наук. В III в. до н.э. Аристарх из Самоса высказал смелые для того времени идеи о центральном положении Солнца и впервые на основании наблюдений оценил отношение расстояний от Земли до Солнца и до Луны. Для объяснения видимых движений планет греческие астрономы, величайшим из которых был Гиппарх (II в. до н.э.), создали геометрическую теорию эпициклов, которая легла в основу геоцентрической системы мира Птолемея (II в. н.э.). Несмотря на неверное предположение о неподвижности Земли, система Птолемея тем не менее позволяла предвычислять приближенные положения планет на небе и потому удовлетворяла, до известной степени, практическим запросам в течение нескольких веков.
Системой мира Птолемея завершается этап развития древнегреческой астрономии.
В средние века астрономы занимались в основном наблюдениями видимых движений планет и согласованием этих наблюдений с геоцентрической системой Птолемея.
Рациональное развитие в этот период астрономия все же получила у арабов, народов Средней Азии и Кавказа, в трудах выдающихся астрономов того времени Аль-Баттани (850--929), Бируни (973--1048), Улугбека (1394--1449) и др.
В период возникновения и становления капитализма в Европе астрономия начинает возрождаться. Особенно быстро она развивалась в эпоху великих географических открытий (XV--XVI вв.). Использование новых земель требовало многочисленных экспедиций для их изучения. Но далекие путешествия через океан были невозможны без простых и точных методов ориентировки и исчисления времени. Развитие торговли стимулировало совершенствование искусства мореплавания, которое нуждалось в астрономических знаниях и, в частности, в теории движения планет.
Настоящую революцию в астрономии произвел польский ученый Николай Коперник (1473--1543), разработавший гелиоцентрическую систему мира в противовес догматической геоцентрической системе Птолемея, не соответствовавшей действительности.
Учение Коперника явилось началом нового этапа в развитии астрономии. В 1609--1618 гг. Кеплером были открыты законы движения планет, а Галилей дошел до понимания закона инерции. В 1687 г. Ньютон сформулировал свои основные принципы механики, включая закон всемирного тяготения, и заложил классические основы современной астрономии. На этом этапе новая астрономия получила возможность с большей точностью изучать действительные движения небесных тел. Многочисленные и блестящие ее успехи в XVIII--XIX вв. привели к открытиям новых планет -- Урана и Нептуна, многочисленных спутников планет, двойных звезд и других объектов. Этот этап завершился большой победой -- открытием Плутона -- на то время самой далекой планеты Солнечной системы.
Следующий, очень важный этап в развитии астрономии начался сравнительно недавно, с середины XIX в., когда возник спектральный анализ и стала применяться фотография в астрономии. Эти методы дали возможность астрономам начать изучение физической природы небесных тел и значительно расширить границы исследуемого пространства. Возникла астрофизика, получившая большое развитие в XX в. и продолжающая бурно развиваться в наши дни. В 40-х гг. XX в. стала развиваться радиоастрономия, а в 1957 г. было положено начало качественно новым методам исследований, основанным на использовании искусственных небесных тел, что в дальнейшем привело к возникновению новых разделов астрофизики -- рентгеновской, гамма- и нейтринной астрономии.
Значение этих достижений астрономии трудно переоценить. Запуск искусственных спутников Земли (1957 г., СССР), космических станций (1959 г., СССР), первые полеты человека в космос (1961 г., СССР), высадка людей на Луну (с 1969 г., США) -- эпохальные события для всего человечества. За ними последовали доставка спускаемых аппаратов на поверхности Венеры и Марса, посылка автоматических межпланетных станций к более далеким планетам солнечной системы. В настоящее время полеты к Венере и Марсу, а также запуск орбитальных станций и телескопов стали важным и развивающимся направлением космических исследований.
Истоки астрономии теряются в глубине веков. Ее начатки возникли у всех цивилизованных народов древности. Первые астрономические сведения о смене времен года и периодичности солнечных и лунных затмений были известны еще более четырех тысячелетий назад в Древнем Китае, другой родиной первых астрономических знаний в ту же эпоху были страны Ближнего Востока и Египет.Подобно другим наукам, астрономия развивалась в значительной мере благодаря запросам человеческой практики. Развитие астрономии было обусловлено потребностями сельскохозяйственного производства - необходимостью счета времени и правильно го предсказания начала соответствующих сезонов сельскохозяйственных работ, разливов рек и т.д. Прокладка караванных путей, военные походы, сезонные перемещения кочевых племен, мореплавание - все это побуждало искать способы ориентирования по Солнцу и звездам. Постепенно возрастающие требования к точности предсказания календарных сроков и определения местоположения на земной поверхности привели к созданию простейших угломерных астрономических инструментов.
В века, предшествующие началу нашей эры, вместе с развитием математики, прежде всего геометрии, получила развитие и астрономия. Наиболее существенные результаты в астрономии были получены древнегреческими астрономами. На базе геоцентрической системы мира ими были разработаны теории видимых движений планет, Луны и Солнца. Большой вклад в эту теорию был сделан Гиппархом (II в. до н.э.), а последняя, наиболее совершенная теория была создана Птолемеем (II в. н.э.).
В пору средневекового мракобесия в Европе науки пришли в полный упадок. В эти мрачные времена римская церковь придала учению Птолемея откровенно реакционную, теологическую окраску. Прогресс наук стал невозможен.
Лишь арабские и среднеазиатские астрономы в период, предшествующий эпохе Возрождения, смогли добиться значительных успехов. Прогрессировала техника астрономических наблюдений, предвычислялись и корректировались таблицы видимых планетных движений. Исключительных результатов добились среднеазиатские ученые Бируни (973-1048), Улугбек (1394-1449) и другие.
Рост точности наблюдений, накопление богатого наблюдательного материала о видимом движении планет поставили перед учеными сложнейшую задачу - ревизию теории движения планет, созданной Птолемеем, и построение новой теории. Развитию астрономии вместе с другими науками способствовало изменение социально-экономических условий в странах Европы. Развитие в недрах феодализма капиталистических производственных отношений создало условия для активизации научных исследований. Великие географические открытия, развитие мореплавания и торгового судоходства требовали форсированной разработки способов морской навигации, а значит, и астрономии. Надежная морская навигация была невозможна без точной теории движения планет, так как по их положению определяли координаты кораблей в открытом море.
Революционным был, опубликованный в 1543 г. многолетний труд выдающегося польского ученого Николая Коперника (1473-1543). Коперник отказался от птолемеевой геоцентрической системы мира и в основу своей теории положил гелиоцентрическую систему, поместив Солнце в центр мира. Этот смелый шаг имел значение, далеко выходящее за пределы астрономии и физики. Это был вызов церковному мировоззрению. Коперникова гелиоцентрическая теория активнейшим образом служила утверждению материалистического мировоззрения.
Гелиоцентрическая система мира Коперника явилась краеугольным камнем астрономии. Уже в самом начале XVII в. на ее основе Иоганн Кеплер (1571-1630), обрабатывая многолетние наблюдения планет, проведенные датским астрономом Тихо Браге (1546-1601), установил три закона планетных движений, имеющие не только кинематический, но и динамический характер. С открытием Исааком Ньютоном (1643-1727) аксиом динамики и закона тяготения динамическая астрономия (небесная механика) начала свое бурное развитие.
Небесная механика привлекла к себе внимание многих выдающихся математиков мира. Исключительный вклад в небесную механику внесли французские математики, в частности Лагранж (1736-1813) и Лаплас (1749-1827), заложившие основы современных теорий движения больших планет и Луны. Во второй половине XIX в. были созданы достаточно точные теории движения больших планет, а открытие Нептуна в 1846 г. на основе математических расчетов французского ученого У. Леверье (1811-1877) явилось торжеством небесной механики, утвердившей за ней славу одной из самых надежных наук.
Параллельно с небесной механикой быстрыми темпами развивалась и наблюдательная астрономия. Современные ее методы берут свое начало от Галилея (1564-1642), который первым использовал зрительную трубу в качестве телескопа (1610) и тем самым стимулировал как телескопостроение, так и создание астрономического приборостроения вообще. В первые же годы телескопических наблюдений, выполненных Галилеем и его современниками, удалось обнаружить много неизвестных ранее явлений. Открытие Галилеем спутников Юпитера служило убедительнейшим свидетельством в пользу гелиоцентрической системы Коперника. Земля оказалась окончательно низведенной с ее «геоцентрического пьедестала». Изучение поверхности Луны, обнаружение фаз Венеры, разложение Млечного Пути на отдельные звезды - все это лишало Землю ореола уникальности и идеальности и ставило ее в один ряд с другими небесными телами.
Много ценных наблюдений было выполнено на грани XVIII и XIX вв. В это время благодаря совершенствованию телескопов резко возросла их разрешающая способность и улучшилось качество изображений. Астрономы, и прежде всего английский астроном В. Гершель (1738-1822), смогли проникнуть в глубь Вселенной и положить начало изучению звездного мира. Началось систематическое исследование распределения звезд в пространстве, были открыты и исследовались звездные скопления и туманности, кратные и переменные звезды.
Девятнадцатый век стал веком торжества небесной механики и физики небесных тел. В середине XIX в. астрономия взяла на свое вооружение фотографию и спектральный анализ. С этих пор зародилась астрофизика, и началось изучение физических процессов на небесных телах.
К началу второй четверти XX в. выяснилось, что звезды входят в состав грандиозной звездной системы - Галактики, а спиральные туманности представляют собой аналогичные звездные системы, находящиеся за пределами Галактики. Было обнаружено явление разбегания галактик, что указывало на расширение видимой части Вселенной - Метагалактики.
С течением времени астрономы не только совершенствовали приемники излучения небесных светил, но и подвергали анализу все новые и новые участки их спектров. В 30-х гг. XX в. благодаря применению кварцевой оптики стало возможным изучать ультрафиолетовое излучение небесных объектов, а в 40-х гг. XX в. исследование было распространено на радиодиапазон. Возник раздел астрофизики - радиоастрономия. Благодаря радиоастрономии были обнаружены новые необычные классы небесных тел - квазары, пульсары, специфическое микроволновое радиоизлучение, не связанное ни с одним известным небесным телом, приходящее на Землю со всех направлений, похожее на излучение абсолютно черного тела с температурой около 3 К и получившее название фонового реликтового излучения.
1957 г. открыл новый этап в развитии астрономии. Запуск в нашей стране первых искусственных спутников и последовавшее освоение межпланетного пространства с помощью космических аппаратов привели не просто к техническому перевооружению астрономии, но и к превращению ее из науки наблюдательной в науку экспериментальную. В наши дни астрономические инструменты вынесены за пределы земной атмосферы, и она более не препятствует исследованию излучения небесных светил во всех диапазонах спектра. С космических аппаратов были обнаружены новые типы небесных тел - рентгеновские и инфракрасные звезды, существенно исследованы быстрые заряженные частицы, приходящие из глубин Вселенной, - космические лучи.
Посадка космических аппаратов на Луну, доставка лунного грунта на Землю, первая высадка людей на Луну, посадка спускаемых аппаратов на поверхности Венеры и Марса, пролеты космических аппаратов вблизи Юпитера и Сатурна и их спутников вот далеко не полный перечень тех космических экспериментов, осуществленных за последнее пол века в СССР и США, которые привели к революции в астрономических методах исследования Вселенной.
Современный период развития исследования космоса связан с запуском многоразовых ракетоносителей SpaceX американского бизнесмена Илона Маска.
Астрономия в жизни современного человека
Еще в детстве, будучи любопытным ребенком, я мечтал стать космонавтом. И естественно, когда я вырос, мой интерес был обращен к звездам. Постепенно читая книги по астрономии и физике, неспеша изучал азы. Параллельно чтению книг, осваивал карту звездного неба. Т.к. я вырос в поселке, то у меня был достаточно хороший обзор звездного неба. Сейчас в свободное время продолжаю читать книги, публикации и стараюсь следить за современными достижениями науки в этой области знаний. В будущем хотелось бы приобрести собственный телескоп.
Астрономия - наука о движении, строении и развитии небесных тел и их систем, вплоть до Вселенной в целом.
Человек, по своей сути, имеет необычайное любопытство, ведущее его к изучению окружающего мира, поэтому астрономия постепенно зарождалась во всех уголках мира, где жили люди.
Астрономическая деятельность прослеживается в источниках по крайней мере с VI-IV тыс. до н. э., а наиболее ранние упоминания названий светил встречаются в "Текстах пирамид", датируемых XXV-XXIII в. до н. э. - религиозном памятнике. Отдельные особенности мегалитических сооружений и даже наскальных рисунков первобытных людей истолковываются как астрономические. В фольклоре также множество подобных мотивов.
Рисунок 1 – Небесный диск из Небры
Итак, одними из первых "астрономов" можно назвать шумер и вавилонян. Жрецы-вавилоняне оставили множество астрономических таблиц. Они же выделили основные созвездия и зодиак, ввели деление полного угла на 360 градусов, развили тригонометрию. Во II тыс. до н. э. у шумеров появился лунный календарь, усовершенствованный в I тыс. до н. э. Год состоял из 12 синодических месяцев - шесть по 29 дней и шесть по 30 дней, всего 354 дня. Обработав свои таблицы наблюдений, жрецы открыли многие законы движения планет, Луны и Солнца, смогли предсказывать затмения. Вероятно, именно в Вавилоне появилась семидневная неделя (каждый день был посвящён одному из 7 светил). Но свой календарь был не тоько у шумер, в Египте был создан свой "сотический" календарь. Сотический год - это период между двумя гелиакическими восходами Сириуса, то есть он совпадал с сидерическим годом, а гражданский год состоял из 12 месяцев по 30 дней плюс пять дополнительных суток, всего 365 дней. Употреблялся в Египте и лунный календарь с метоновым циклом, согласованный с гражданским. Позже под влиянием Вавилона появилась семидневная неделя. Сутки делились на 24 часа, которые сначала были неравными (отдельно для светлого и тёмного времени суток), но в конце IV века до н. э. приобрели современный вид. Египтяне также делили небо на созвездия. Свидетельством этого могут служить упоминания в текстах, а также рисунки на потолках храмов и гробниц.
Из стран Восточной Азии наибольшее развитие древняя астрономия в получила в Китае. В Китае были две должности придворных астрономов. Примерно в VI веке до н. э. китайцы уточнили продолжительность солнечного года (365,25 дней). Соответственно небесный круг делили на 365,25 градусов или на 28 созвездий (по движению Луны). Обсерватории появились в XII веке до н. э. Но уже гораздо раньше китайские астрономы прилежно регистрировали все необычные события на небе. Первая запись о появлении кометы относится к 631 г. до н. э., о лунном затмении - к 1137 г. до н. э., о солнечном - к 1328 году до н. э., первый метеорный поток описан в 687 г. до н. э. Из других достижений китайской астрономии стоит отметить правильное объяснение причины солнечных и лунных затмений, открытие неравномерности движения Луны, измерение сидерического периода сначала для Юпитера, а с III века до н. э. - и для всех прочих планет, как сидерические, так и синодические, с хорошей точностью. Календарей в Китае было множество. К VI веку до н. э. был открыт метонов цикл и утвердился лунно-солнечный календарь. Начало года - день зимнего солнцестояния, начало месяца - новолуние. Сутки делились на 12 часов (названия которых использовались и как названия месяцев) или на 100 частей.
Параллельно Китаю, на противоположной стороне земли, цивилизация майя спешит овладевать астрономическими знаниями, что доказывают многочисленные археологические раскопки на местах городов этой цивилизации. Древние астрономы майя умели предсказывать затмения, и очень тщательно наблюдали за различными, наиболее хорошо видимыми астрономическими объектами, такими как Плеяды, Меркурий, Венера, Марс и Юпитер. Остатки городов и храмов-обсерваторий выглядят впечатляюще. К сожалению, сохранились только 4 рукописи разного возраста и тексты на стелах. Майя с большой точностью определили синодические периоды всех 5 планет (особо почиталась Венера), придумали очень точный календарь. Месяц майя содержал 20 дней, а неделя - 13. Астрономия развивалась также и в Индии, хоть и не имела там большого успеха. У инков - астрономия непосредственно связана с космологией и мифологией, это нашло отражение во многих легендах. Инки знали различие между звёздами и планетами. В Европе дело обстояло похуже, но друиды кельтских племён определённо обладали какими-то астрономическими знаниями .
На ранних этапах своего развития астрономия была основательно перемешана с астрологией. Отношение ученых к астрологии в прошлом было противоречивым. Образованные люди в целом всегда скептически относились к натальной астрологии. Но вера во всеобщую гармонию и поиск связей в природе стимулировали развитие науки. Поэтому естественный интерес древних мыслителей вызывала натуральная астрология, установившая эмпирическую связь между небесными явлениями календарного характера и приметами погоды, урожая, сроками хозяйственных работ. Астрология ведет свое происхождение от шумеро-вавилонских астральных мифов, в которых небесные тела (Солнце, Луна, планеты) и созвездия были ассоциированы с богами и мифологическими персонажами, влияние богов на земную жизнь в рамках этой мифологии трансформировалось во влияние на жизнь небесных тел - символов божеств. Вавилонская астрология была заимствована греками и, затем, в ходе контактов с эллинистическим миром, проникла в Индию. Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время.
Становление астрономии как науки, наверное, следует отнести еще к древним грекам, т.к. они произвели огромный вклад в развитие науки. В трудах древнегреческих учёных находятся истоки многих идей, лежащих в основании науки нового времени. Между современной и древнегреческой астрономией существует отношение прямой преемственности, в то время как наука других древних цивилизаций оказала влияние на современную только при посредничестве греков.
В Древней Греции астрономия была уже одной из наиболее развитых наук. Для объяснения видимых движений планет греческие астрономы, крупнейший из них Гиппарх (II в. до н.э.), создали геометрическую теорию эпициклов, которая легла в основу геоцентрической системы мира Птолемея (II в. н.э.). Будучи принципиально неверной, система Птолемея тем не менее позволяла предвычислять приближенные положения планет на небе и потому удовлетворяла, до известной степени, практическим запросам в течение нескольких веков.
Системой мира Птолемея завершается этап развития древнегреческой астрономии. Развитие феодализма и распространение христианской религии повлекли за собой значительный упадок естественных наук, и развитие астрономии в Европе затормозилось на многие столетия. В эпоху мрачного средневековья астрономы занимались лишь наблюдениями видимых движений планет и согласованием этих наблюдений с принятой геоцентрической системой Птолемея.
Рациональное развитие в этот период астрономия получила лишь у арабов и народов Средней Азии и Кавказа, в трудах выдающихся астрономов того времени - Аль-Баттани (850-929 гг.), Бируни (973-1048 гг.), Улугбека (1394-1449 гг.) и др. В период возникновения и становления капитализма в Европе, который пришел на смену феодальному обществу, началось дальнейшее развитие астрономии. Особенно быстро она развивалась в эпоху великих географических открытий (XV-XVI вв.). Нарождавшийся новый класс буржуазии был заинтересован в эксплуатации новых земель и снаряжал многочисленные экспедиции для их открытия. Но далекие путешествия через океан требовали более точных и более простых методов ориентировки и исчисления времени, чем те, которые могла обеспечить система Птолемея. Развитие торговли и мореплавания настоятельно требовало совершенствования астрономических знаний и, в частности, теории движения планет. Развитие производительных сил и требования практики, с одной стороны, и накопленный наблюдательный материал, - с другой, подготовили почву для революции в астрономии, которую и произвел великий польский ученый Николай Коперник (1473-1543), разработавший свою гелиоцентрическую систему мира, опубликованную в год его смерти.
Учение Коперника явилось началом нового этапа в развитии астрономии. Кеплером в 1609-1618 гг. были открыты законы движений планет, а в 1687 г. Ньютон опубликовал закон всемирного тяготения.
Новая астрономия получила возможность изучать не только видимые, но и действительные движения небесных тел. Ее многочисленные и блестящие успехи в этой области увенчались в середине XIX в. открытием планеты Нептун, а в наше время - расчетом орбит искусственных небесных тел .
Астрономия и ее методы имеют большое значение в жизни современного общества. Вопросы, связанные с измерением времени и обеспечением человечества знанием точного времени, решаются теперь специальными лабораториями - службами времени, организованными, как правило, при астрономических учреждениях.
Астрономические методы ориентировки наряду с другими по-прежнему широко применяются в мореплавании и в авиации, а в последние годы - и в космонавтике. Вычисление и составление календаря, который широко применяется в народном хозяйстве, также основаны на астрономических знаниях.
Рисунок 2 – Гномон - cамый древний угломерный инструмент
Составление географических и топографических карт, предвычисление наступлений морских приливов и отливов, определение силы тяжести в различных точках земной поверхности с целью обнаружения залежей полезных ископаемых - все это в своей основе имеет астрономические методы.
Исследования процессов, происходящих на различных небесных телах, позволяют астрономам изучать материю в таких ее состояниях, какие еще не достигнуты в земных лабораторных условиях. Поэтому астрономия, и в частности астрофизика, тесно связанная с физикой, химией, математикой, способствует развитию последних, а они, как известно, являются основой всей современной техники. Достаточно сказать, что вопрос о роли внутриатомной энергии впервые был поставлен астрофизиками, а величайшее достижение современной техники - создание искусственных небесных тел (спутников, космических станций а кораблей) вообще было бы немыслимо без астрономических знаний.
Астрономия имеет исключительно большое значение в борьбе против идеализма, религии, мистики и поповщины. Её роль в формировании правильного диалектико-материалистического мировоззрения огромна, ибо именно она определяет положение Земли, а вместе с ней и человека в окружающем нас мире, во Вселенной. Сами наблюдения небесных явлений не дают нам оснований непосредственно обнаружить их истинные причины. При отсутствии научных знаний это приводит к неверному их объяснению, к суевериям, мистике, к обожествлению самих явлений и отдельных небесных тел. Так, например, в древности Солнце, Луна и планеты считались божествами, и им поклонялись. В основе всех религий и всего мировоззрения лежало представление о центральном положении Земли и ее неподвижности. Много суеверий у людей было связано (да и теперь еще не все освободились от них) с солнечными и лунными затмениями, с появлением комет, с явлением метеоров и болидов, падением метеоритов и т.д. Так, например, кометы считались вестниками различных бедствий, постигающих человечество на Земле (пожары, эпидемии болезней, войны), метеоры принимали за души умерших людей, улетающие на небо, и т.д.
Астрономия, изучая небесные явления, исследуя природу, строение и развитие небесных тел, доказывает материальность Вселенной, ее естественное, закономерное развитие во времени и пространстве без вмешательства каких бы то ни было сверхъестественных сил.
История астрономии показывает, что она была и остается ареной ожесточенной борьбы материалистического и идеалистического мировоззрений. В настоящее время многие простые вопросы и явления уже не определяют и не вызывают борьбы этих двух основных мировоззрений. Теперь борьба между материалистической и идеалистической философиями идет в области более сложных вопросов, более сложных проблем. Она касается основных взглядов на строение материи и Вселенной, на возникновение, развитие и дальнейшую судьбу как отдельных частей, так и всей Вселенной в целом .
Двадцатый век для астрономии означает нечто большее, чем просто очередные сто лет. Именно в XX столетии узнали физическую природу звёзд и разгадали тайну их рождения, изучили мир галактик и почти полностью восстановили историю Вселенной, посетили соседние планеты и обнаружили иные планетные системы.
Умея в начале века измерять расстояния лишь до ближайших звёзд, в конце столетия астрономы "дотянулись" почти до границ Вселенной. Но до сих пор измерение расстояний остаётся больной проблемой астрономии. Мало "дотянуться", необходимо точно определить расстояние до самых далёких объектов; только так мы узнаем их истинные характеристики, физическую природу и историю.
Успехи астрономии в XX в. были тесно связаны с революцией в физике. При создании и проверке теории относительности и квантовой теории атома использовались астрономические данные. С другой стороны, прогресс в физике обогатил астрономию новыми методами и возможностями.
Не секрет, что быстрый рост числа учёных в XX в. был вызван потребностями техники, в основном военной. Но астрономия не так необходима для развития техники, как физика, химия, геология. Поэтому даже сейчас, в конце XX в., профессиональных астрономов в мире не так уж и много - всего около 10 тыс. Не связанные условиями секретности, астрономы ещё в начале века, в 1909 г., объединились в Международный астрономический союз (MAC), который координирует совместное изучение единого для всех звёздного неба. Сотрудничество астрономов разных стран особенно усилилось в последнее десятилетие благодаря компьютерным сетям .
Рисунок 3 – Радиотелескопы
Сейчас в XXI веке перед астрономией стоит множество задач, в том числе и таких сложных, как изучение наиболее общих свойств Вселенной, для этого необходимо создание более общей физической теории, способной описывать состояние вещества и физические процессы. 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 .
Но вполне возможно, что основное внимание астрономов нового поколения будут привлекать не эти проблемы. В наши дни первые робкие шаги делают нейтринная и гравитационно-волновая астрономия. Вероятно, через пару десятков лет именно они откроют перед нами новое лицо Вселенной.
Одна особенность астрономии остаётся неизменной, несмотря на её бурное развитие. Предмет её интереса - звёздное небо, доступное для любования и изучения с любого места на Земле. Небо одно для всех, и каждый при желании может его изучать. Даже сейчас, астрономы-любители вносят заметный вклад в некоторые разделы наблюдательной астрономии. И это приносит не только пользу науке, но и огромную, ни с чем не сравнимую радость им самим .
Современные технологии позволяют промоделировать космические обьекты и предоставить даные обычному пользователю. Таких программ еще не много, но их количество растет и они постоянно совершенствуются. Вот некоторые программы, которые будут интересны и полезны даже людям, далеким от астрономии:
- Компьютерный планетарий RedShift, продукт компании Maris Technologies Ltd., широко известен в мире. Это самая продаваемая программа в своем классе, она уже заслужила более 20 престижных международных наград. Первая версия появилась в далеком уже 1993 году. Она сразу встретила восторженный прием у западных пользователей и завоевала передовые позиции на рынке полнофункциональных компьютерных планетариев. По сути дела, RedShift преобразовал мировой рынок программ для любителей астрономии. Унылые столбцы цифр мощью современных компьютеров преображаются в виртуальную реальность, вмещающую в себя высокоточную модель Солнечной системы, миллионы объектов дальнего космоса, обилие справочного материала .
- Google Earth - проект компании Google, в рамках которого в сети Интернет были размещены спутниковые фотографии всей земной поверхности. Фотографии некоторых регионов имеют беспрецедентно высокое разрешение.В отличие от других аналогичных сервисов, показывающих спутниковые снимки в обычном браузере (например, Google Maps), в данном сервисе используется специальная, загружаемая на компьютер пользователя клиентская программа Google Earth .
- Google Maps - набор приложений, построенных на основе бесплатного картографического сервиса и технологии, предоставляемых компанией «Google». Сервис представляет собой карту и спутниковые снимки всего мира (а также Луны и Марса) .
- Celestia - свободная трёхмерная астрономическая программа. Программа, основываясь на Каталоге HIPPARCOS, позволяет пользователю рассматривать объекты размерами от искусственных спутников до полных галактик в трёх измерениях, используя технологию OpenGL. В отличие от большинства других виртуальных планетариев, пользователь может свободно путешествовать по Вселенной. Дополнения к программе позволяют добавлять как реально существующие объекты, так и объекты из вымышленных вселенных, созданные их фанатами .
- KStars - виртуальный планетарий, входящий в пакет образовательных программ KDE Education Project. KStars показывает ночное небо из любой точки нашей планеты. Можно наблюдать звёздное небо не только в реальном времени, но и каким оно было или будет, указав желаемую дату и время. Программа отображает 130 000 звёзд, 8 планет Солнечной системы, Солнце, Луну, тысячи астероидов и комет .
- Stellarium - свободный виртуальный планетарий. Со Stellarium возможно увидеть то, что можно видеть средним и даже крупным телескопом. Также программа предоставляет наблюдения за солнечными затмениями и движением комет .
- «История астрономии». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/История_астрономии - «Древняя астрономия и современная астрономия». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://www.prosvetlenie.org/mystic/7/10.html - «Практическое и идеологическое значение астрономии». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://space.rin.ru/articles/html/389.html - «Начала астрономии. Гномон - астрономический инструмент». Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.astrogalaxy.ru/489.html
- «Астрономия XXI века - Астрономия в XX веке». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://astroweb.ru/hist_/stat23.htm - «Астрономия» Электронный ресурс.
Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Астрономия - «Астрономия XXI века - Итоги XX и задачи XXI века». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://astroweb.ru/hist_/stat29.htm - «Компьютерный планетарий RedShift». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://www.bellabs.ru/RS/index.html - «Google Планета Земля». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Google_Планета_Земля - «Google Maps». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Google_Maps - «Celestia». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Celestia - «KStars». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/KStars - «Stellarium». Электронный ресурс.
Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Stellarium
Разделы астрономии
Задачи астрономии
Предмет и задачи астрономии, классификация разделов астрономии.
Астрономия - наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем.
Слово «астрономия» происходит от двух греческих: «астрон» - звезда и «номос» - закон.
Астрономия решает следующие задачи:
1. Установление систем небесных координат и систем измерения времени;
2.Изучение видимых и действительных положений небесных тел в пространстве;
3. Определение их размеров и форм;
4.Определение координат точек земной поверхности или других небесных тел;
5. Изучение физического строения небесных тел, исследование химического состава и физических условий (плотности, температуры и т.п.) на поверхности и в недрах небесных тел;
6. Решение проблем происхождения и развития небесных тел, их систем, а также Вселенной.
В соответствии с решаемыми задачами современная астрономия подразделяется на следующие основные разделы:
1. Астрометрия - наука об измерении пространства и времени, она подразделяется на:
а) сферическую астрономию (разрабатывает математические методы определения видимых положений и движений небесных тел с помощью различных систем координат и систем измерения времени);
б) фундаментальную астрометрию (определение координат небесных тел, составление каталогов звёздных положений и определением значений астрономических постоянных);
в) практическую астрономию (рассматривает методы определения географических координат, азимутов направлений, точного времени и теорию применяемых инструментов).
2. Теоретическая астрономия (разрабатывает методы определения орбит);
3. Небесная механика (изучает законы движения небесных тел);
4. Астрофизика -изучает строение, физические свойства и химический состава небесных тел;
5. Звёздная астрономия – изучает закономерности пространственного распределения и движения звёзд, звёздных систем и межзвёздной материи;
6. Космогония – изучает вопросы происхождения и развития небесных тел, в том числе и Земли.
7. Космология - рассматривает общие закономерности строения и развития Вселенной.
Астрономия- древнейшая из наук. Археологами установлено, что человек владел начальными астрономическими знаниями уже 20 тыс. лет назад в эпоху каменного века.
Развитие астрономии происходило по мере накопления данных наблюдений, их систематизации.
Астрономия особенно бурно развивалась в те эпохи, когда в обществе возникала острая практическая потребность в её результатах (предсказание наступление сезонов года, времяисчисление, ориентировка на суше и море и т.п.
Доисторический этап ¾ »от 25 тыс.лет до н.э.- до 4 тыс. до н.э.(наскальные рисунки, природные обсерватории и т.д.).
¾ около 4.тыс. лет до н.э. астрономические памятники древних майя, каменная обсерватория Стоунхендж (Англия);
¾ около 3000 лет до н.э. ориентировка пирамид, первые астрономические записи в Египте (рис. 1.1), Вавилоне, Китае;
¾ около 2500лет до н.э. установление египетского солнечного календаря;
¾ около 2000 лет до н.э. создание 1-ой карты неба (Китай);
¾ около 1100 лет до н.э. определение наклона эклиптики к экватору;
Античный этап ¾ идеи о шарообразности Земли (Пифагор, 535 г. до н.э.);
¾ предсказание Фалесом Милетским солнечного затмения (585 г. до н.э.).
¾ установление 19-летнего цикла лунных фаз (цикл Метона, 433 г. до н.э);
¾ идеи о вращении Земли вокруг оси (Гераклит Понтийский, 4 век до н.э);
¾ идея концентрических кругов (Евдокс), трактат «О Небе» Аристотель (доказательство шарообразности Земли и планет) составление первого каталога звёзд 800 звёзд, Китай (4 век до н.э.);
¾ начало систематических определений положений звёзд греческими астрономами, развитие теории системы мира (3 век до н.э.) (рис.1.2);
¾ идея о движении Земли вокруг Солнца и определение размеров Земли (Аристарх Самосский, Эратосфен 3-2 в. до н.э.);
¾ открытие прецессии, первые таблицы движения Солнца и Луны, звездный каталог 850 звезд (Гиппарах, (2 Век до н.э);
¾ введение в римской империи Юлианского календаря (46 г. до н.э);
¾ Клавдий Птолемей – «Синтаксис»(Альмогест)-энциклопедия античной астрономии, теория движения, планетные таблицы (140 г. н.э).
Арабский период. После падения античных государств в Европе античные научные традиции (в том числе и астрономии) продолжили развитие в арабском халифате, а также в Индии и Китае:
¾ 813г. Основание в Багдаде астрономической школы (дом мудрости);
¾ 827г. определение размеров земного шара по градусным измерениям между Тигром и Евфратом;
¾ 829г. основание Багдадской обсерватории;
¾Х в. открытие лунного неравенства (Абу-ль-Вафа, Багдад);
¾ каталог 1029 звёзд, уточнение наклона эклиптики к экватору, определение длинны 1° меридиана (1031г, Ал-Бируни);
¾ многочисленные работы по астрономии до конца 15 века (календарь Омара Хайяма, «Ильханские таблицы» движения Солнца и планет(Насирэддин Тусси, Азербайджан), работы Улугбека).
Европейское возрождение. В конце 15 века начинается возрождение астрономических знания в Европе, которое привело к первой революции в астрономии. Эта революция в астрономии была вызвана требованиями практики – начиналась эпоха великих географических открытий. Дальние плавания требовали точных методов определения координат. Система Птолемея не могла обеспечить возросших потребностей. Страны, которые первыми обратили внимание на развитие астрономических исследований, добивались наибольших успехов в открытии и освоении новых земель. Так в Португалии, еще в 14 веке принц Генрих основал обсерваторию для обеспечения потребностей мореплавания, и хотя он не принимал участия в плаваниях, в истории он известен под именем Генрих- Мореплаватель, а Португалия первая из Европейских стран начала захват и эксплуатацию новых территорий.
Важнейшие достижения европейской астрономии XV ¾ XVI веков это планетные таблицы (Региомонтан из Нюрнберга, 1474г.), работы Н.Коперника, которые произвели первую революцию в Астрономии (1515-1540 гг.), а также наблюдения датского астронома Тихо Браге в обсерватории Ураниборг на острове Вэн (самые точные в дотелескопическую эпоху). В 1609- 1618 гг. Кеплер на основе этих наблюдений планеты Марс открыл три закона движения планет, а в 1687г. Ньютон опубликовал закон всемирного тяготения , объясняющий причины движения планет.
В начале 17 века (Липперсгей, Галилей, 1608 г) был создан оптический телескоп, многократно раздвинувший горизонт познания человечества о мире. Соединение достижений теории и практики позволило в свою очередь сделать ряд замечательных открытий: определяется параллакс Солнца (1671), что позволило с высокой точностью определить астрономическую единицу и определить скорость света, открываются тонкие движения оси Земли, собственные движения звёзд, законы движения Луны, создаётся небесная механика, определяются массы планет.
В начале ХIХ века (1.01.1801г.) Пиацци открывает первую малую планету (астероид) Цереру, а затем в 1802 и в 1804 годах были открыты Паллада и Юнона.
В 1806 ¾ 1817 гг И.Фраунтгофер (Германия) создаёт основы спектрального анализа, измеряет длинны волн солнечного спектра и линий поглощения, заложив таким образом основы астрофизики.
В 1845 г. И.Физо и Ж.Фуко (Франция) получили первые фотографии Солнца. В 1845 ¾ 1850 гг лорд Росс (Ирландия) открыл спиральную структуру некоторых туманностей, а в 1846 г. И.Галле (Германия) по вычислениям У.Леверье (Франция) открыл планету Нептун, что явилось триумфом небесной механики. Развитие науки в ХIХ-ом веке (прежде всего физики и химии), появление новых технологий дал толчок к развитию астрофизики. Внедрение в астрономию фотографии позволило получить фотоснимки солнечной короны и поверхности Луны, начать исследования спектров звёзд, туманностей, планет. Прогресс в оптике и телескопостроении позволил открыть спутники Марса, описать поверхность Марса по наблюдениям его в противостоянии (Д. Скиапарелли), а повышение точности астрометрических наблюдений позволило измерить годичный параллакс звёзд (Струве, Бессель, 1838г) открыть движение земных полюсов.
Астрономия ХХ века. В начале ХХ века К.Э.Циолковский издаёт первое научное сочинение по космонавтике ¾ «Исследование мировых пространств реактивными приборами».
В 1905 г. А.Эйнштейн создаёт специальную теорию относительности , а в 1907 ¾ 1916 годах общую теорию относительности , что позволило объяснить имеющиеся противоречия между существовавшей физической теорией и практикой, дало импульс для разгадки тайны энергии звёзд, стимулировало развитие космологических теорий («нестационарная вселенная» А.А.Фридман, РСФСР). В 1923 г Э.Хаббл доказал существование других звёздных систем ¾ галактик , а в 1929 г. он же открыл закон «красного смещения» в спектрах галактик.
Дальнейшее развитие астрономии в ХХ веке шло как по пути увеличения мощности оптических телескопов (в 1918 г. установлен 2,5 – метровый рефлектор в обсерватории Маунт-Вилсон, а в 1947 г.там же вступил в строй 5-и метровый рефлектор) так и по освоению других участков спектра электромагнитных волн.
Радиоастрономия возникла в 30-х годах 20-го века вместе с появлением первых радиотелескопов. В 1933 Карл Янский из Bell Labs обнаружил радиоволны, идущие из центра галактики. Вдохновившись его работами Гроут Ребер в 1937 году сконструировал первый параболический радиотелескоп.
В 1948 г. запуски ракет в высокие слои атмосферы (США) позволили обнаружить рентгеновское излучение солнечной короны. Эти методы дали возможность астрономам начать изучение физической природы небесных тел и значительно расширить границы исследуемого пространства. Астрофизика стала ведущим разделом астрономии, она получила особенно большое развитие в XX в. и продолжающая бурно развиваться в наши дни.
В 1957 г. было положено начало качественно новым методам исследований, основанным на использовании искусственных небесных тел, что в дальнейшем привело к возникновению новых разделов астрофизики. В 1957 в СССР запущен первый искусственный спутник Земли, что ознаменовало начало космической эры для человечества. Космические аппараты позволили выводить за пределы земной атмосферы инфракрасные, рентгеновские и гамма-телескопы). Первые полеты человека в космос (1961 г., СССР), первая высадка людей на Луну (1969 г., США), - эпохальные события для всего человечества. За ними последовали доставка на Землю лунного грунта (Луна-16, СССР, 1970 г.), посадка спускаемых аппаратов на поверхности Венеры и Марса, посылка автоматических межпланетных станций к более далеким планетам Солнечной системы.
Освоение астрономией широкого спектра электромагнитных волн позволило человечеству многократно увеличить свои знания о Вселенной. В тоже время новые возможности поставили перед наукой новые задачи - темная материя, тёмная энергия ждут рационального объяснения.
Более подробно о наиболее важных достижениях современной астрономии рассказано в соответствующих разделах курса лекций.
