В тех местах на Земле, где зародились древнейшие цивилизации, сохранилось множество письменных документов, из которых видно, что с появлением письменности стала развиваться и астрономия. Наличие письменности позволяло астрономам надежнее сохранять свои наблюдения и знания об окружающем их мире. Письменная история астрономии берет начало в III-II тысячелетиях до н. э.
Поначалу развивалась наблюдательная астрономия, которая рассматривалась как часть астрологии. Для того чтобы получать более точные сведения о передвижениях небесных тел, человек придумал гномон и астрономический календарь. Кроме этого, к древнейшим астрономическим инструментам относятся угломерные - типа отвеса с подвижной линейкой. Их направляли на Солнце для определения углового расстояния от зенита.
Накопление наблюдений и сведений о закономерностях небесных явлений привело к развитию новой науки, причем в разных странах обращали внимание на различные астрономические явления. Люди решали одни и те же задачи, описывали движения светил. Но главным было все-таки социально-экономическое различие, другой уклад жизни общества. Наиболее крупные государства (Вавилон, Египет, Китай) имели развитые торговые и государственные связи. Благодаря этому в области науки у них существовало взаимное влияние.
Государство Вавилон возникло на берегах Евфрата примерно во II тысячелетии до н. э. Согласно письменным источникам, вавилоняне уже в те времена систематически вели наблюдение за небом. Поначалу они просто фиксировали небесные явления, которые воспринимались ими как астральные божества. И только в VII веке до н. э. получила бурное развитие вавилонская математическая астрономия. Сна при помощи необычных моделей и методов описывала движение светил. Прежде всего, вавилонянами была выделена на небе Луна (как главный бог Нанна), затем Сириус, Орион и Плеяды. Все эти звезды описаны на глиняных табличках, относящихся ко II тысячелетию до н. э. В это же время в Вавилоне появилась официальная должность придворного астронома. Сн наблюдал и записывал наиболее важные изменения и явления на небе. Систематизировав все астрономические записи, вавилоняне изобрели лунный календарь. Немного позднее он был усовершенствован. В календаре было 12 синодических лунных месяцев по 29 и 30 дней поровну, год равнялся 354 дням.. Вавилонянам был известен и солнечный год. Для того чтобы согласовать с этим годом лунный календарь, они от случая кслучаю делали вставки 13-го месяца.
Начиная с 763 года до н. э. вавилоняне составили практически полный список затмений. Впоследствии эти записи использовал Птолемей. Вставки в календарь, предсказание затмений и другие нужды: - все это потребовало развития математики. Достижения вавилонян в математике были очень высокими. Они были знакомы: со стереометрией, задолго до греков сформулировали теорему, которая сейчас называется «теорема Пифагора». В IV веке до н. э. в Вавилоне была 1изобретена эклиптическая система небесных координат. Там же астрономы составили таблицы: лунных эфемерид, точно показывающих положение Луны:.
Государство Египет, как полагают историки, существовало уже в IV тысячелетии до н. э. Побудительным мотивом интереса египтян к изучению неба стало, скорее всего, сельское хозяйство, полностью зависевшее от разливов Нила. Разливы: происходили строго периодично, в определенный сезон, и египтяне сразу подметили их связь с полуденной высотой Солнца. Поэтому они и стали поклоняться Солнцу как главному богу Ра.
В Египте установилась власть фараонов, которых простые люди обожествляли. Фараоны: учредили должность придворного астронома и тщательно следили за развитием этой науки, которая имела не только прикладные, но и хозяйственные и социально-политические цели. Кроме этого, астрономией занимались жрецы и специальные чиновники, которые вели записи.
Согласно египетскому мифу, Солнце возникло из цветка лотоса, который, в свою очередь, появился из первичного водяного хаоса. Практически с самого начала зарождения нации у египтян существовала религиозно-мифологическая картина мира, имеющая астрономическую основу. По их мнению, Земля является центром Вселенной, вокруг которого вращаются все светила. А Меркурий и Венера обращаются еще ивокруг Солнца.
Поздняя астрономия получила в таследство от египтян 365-дневный календарь без вставок. Он использовался европейскими астрономами до XVI века.
Астрономия как наука была известна и в Китае. Примерно во тысячелетии до н. э. китайскими астрономами небо было разделено на 28 участков-созвездий, в которых двигались Солнце, Луна и планеты:. Потом они выделили Млечный Путь, назвав его явлением неизвестной природы:. Самый ранний звездный каталог, включающий свыше 800 звезд, был составлен Гань Гуном и Ши Шэнем приблизительно в 355 году до н. э. Это примерно на сто лет раньше Тимохариса и Аристилла в Греции. Немного позднее знаменитый китайский астроном Чжан Хэн поделил небо на 124 созвездия и зафиксировал около 2,5 тысячи видимых звезд.
С III века до н. э. в Китае люди пользовались солнечными и водяными часами. Все астрономические наблюдения велись со специальных площадок-обсерваторий.
Как и у других народов древности, общие птредставления китайцев о Вселенной имели мифологическую основу. Центром мира у них считалась Китайская империя («Поднебесная, или Серединная, империя»). Вообще, история космогонических представлений древних китайцев дошла до настоящего времени в хрониках династий и начинается с эпохи дитстии Пан-Инь. В это время было создано учение о пяти земных первоэлементах-стихиях. Это вода, огонь, металл, дерево, земля. Число стихий связано с древним делением на пять сторон света, атакже соответствует числу подвижных звезд-планет. Символически это можно представить в сочетаниях: вода - Меркурий - север, огонь - Марс - юг, металл - Венера - запад, дерево - Юпитер - восток, земля - Сатурн - центр. Кроме этого, существовал еще и шестой элемент - ци (воздух, эфир).
В VETI-VEI веках до н. э. возникла идея всеобщего изменения в природе и зарождения самой Вселенной. Считалось, что она появилась вре-зультате борьбы: двух противоположных начал - положительного, светлого, активного, мужского (ян) и отрицательного, темного, пассивного, женского (инь).
В связи с тем что Китай со временем стал замкнутой страной, развитие наук, в том числе и астрономии, затормозилось.
Не меньший интерес вызывает и Индия. Самыми древними источниками, рассказывающими об астрономических занятиях древних индийцев, считаются печати с изображениями на космогонические мифологические темы (которые датируются III тысячелетием до н. э.). Имеющиеся на них короткие надписи не расшифрованы и по сей день. Печати относятся киндской цивилизации, главными городами которой являлись Хараппа, МЬхенджо-Даро, Калибанган. К XVII-XVI векам центры индской культуры были значительно ослаблены землетрясениями и внутренними противоречиями, а затем окончательно разрушены ариями ииндо-ираноязычными племенами, давшими начало нынешнему населению Индии.
Документов об астрономических наблюдениях периода индской культуры сохранилось очень немного, но по ним все же можно понять, как складывались представления древних индусов о Вселенной. Первыми объектами исследования были Солнце и Луна. Как и у других древних народов, астрономическими изысканиями занимались жрецы, которые исоставили впоследствии календарь. В нем начиная с VI века до н. э. в названиях дней семидневной недели были использованы имена семи подвижных светил: первый день Луны, второй - Марса, третий - Меркурия, четвертый - Юпитера, пятый - Венеры, шестой - Сатурна, седьмой - Солнца. Некоторое сходство с египетским календарем придавало деление месяца на две половины. В древнеиндийской астрономии это были светлая и темная половины.
Самые древние памятники цивилизации на территории Греции относятся к Ш-П тысячелетиям до н. э. В то время уже существовали поселения и даже города, жители которых занимались морской торговлей.
На представление древних греков о Вселенной большое влияние оказали более ранние культуры: египетская, шумеро-вавилонская и, вероятно, древнеиндийская. Греция имела связи с Египтом, Вавилоном, сгосударствами Ближнего Востока.
Астрономическими наблюдениями занимались многие греческие философы и астрономы. Из поэм Гесиода и Гомера известно, что древним грекам были знакомы многие созвездия. Они даже создали практически о каждом из них свою легенду.
Большая Медведица. По утверждению Гесиода, она была дочерью Ликаона и жила в Аркадии. Но вскоре Каллисто наскучил родной город, и она переселилась в горы, где проводила время, охотясь вместе с Артемидой. Там и увидел ее Зевс, верховный бог. Его поразила красота девушки, и он соблазнил ее. Охотница долго скрывала свое положение, но подошла пора родов, и Артемида догадалась, что с ней произошло. Разгневавшись, богиня превратила ее в медведицу. Так, уже находясь в облике животного, 1Каллисто родила сына, и нарекла его Аркадом.

Астрономия изучает строение, движение, происхождение и развитие небесных тел, их систем и всей Вселенной в целом. Другими словами, астрономия изучает изучает строение и эволюцию Вселенной.

Важными задачами астрономии являются объяснение и прогнозиро-
вание астрономических явлений, таких, как солнечные и лунные зат-
мения, появление периодических комет, прохождение вблизи Земли
астероидов, крупных метеорных тел или ядер комет.

2. Как возникла наука астрономия? Охарактеризуйте основные периоды её развития.

Как и другие науки, астрономия возникла из практических потребностей человека: необходимость ориентирования при кочевом образе жизни, предсказания наступления сезонов года при земледелии, потребность в измерении времени и летоисчеслении (составлении календарей).

3. Какие объекты и их системы изучает астрономия? Перечислите их в порядке увеличения размеров.

Астрономия изучает и исследует небесные объекты (галактики, звёзды, межзвёздную среду, планеты, спутники планет, карликовые палнеты и малые тела Солнечной системы), объясняет и прогнозирует астрономические явления (солнечные и лунные затмения, появление периодических комет, движение планет, астероидов и т. д.), исследует процессы, происходящие в недрах Солнца и звёзд, эволюцию небесных тел и Вселенной в целом.

4. Из каких разделов состоит астрономия? Кратко охарактеризуйте каждый из них.

1. Практическая астрономия . Развивающиеся торговля и мореплавание нуждались в разработке методов ориентации, определении географического положения наблюдателя, точном измерении времени исходя из астрономических наблюдений.
2. Небесная механика . Изучение движения небесных тел.
3. Сравнительная планетология . Учёные взялись за изучение и сравнение Земли с другими планетами и спутниками с помощью оптических приборов.
4. Астрофизика . Изучение физическиз явлений и химических процессов в небесных телах, их системах и в космическом пространстве.
5. Звёздная астрономия . Изучение движения звёзд в нашей Галактике, исследование свойств других звёздных систем.
6. Космология . Изучение происхождения, строения и эволюции Вселенной.
7. Радиоастрономия . Изучение радиоизлучений Солнца и далёких космических объектов.

5. Что такое телескоп и для чего он предназначен?

Телескопы служат для собирания света исследуемых небесных тел и получения их изображения. Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела, и собирает во много раз больше света, приходящего от светила, чем невооружённый глаз наблюдателя. Благодаря этому в телескоп можно рассматривать невидимые с Земли детали поверхности ближайших небесных тел, а также множество слабых звёзд.

Астрономия является одной из древнейших наук. Первые записи астрономических

наблюдений, подлинность которых несомненна, относятся к VIII в. до н.э. Однако

известно, что еще за 3 тысячи лет до н. э. 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

тропического года.

В Древнем Китае за 2 тысячи лет до н.э. видимые движения Солнца и Луны были

настолько хорошо изучены, что китайские астрономы могли предсказывать

наступление солнечных и лунных затмений.

Астрономия, как и все другие науки, возникла из практических потребностей

человека. Кочевым племенам первобытного общества нужно было ориентироваться при

своих странствиях, и они научились это делать по Солнцу, Луне и звездам.

Первобытный земледелец должен был при полевых работах учитывать наступление

различных сезонов года, и он заметил, что смена времен года связана с полуденной

высотой Солнца, с появлением па ночном небе определенных звезд. Дальнейшее

развитие человеческого общества вызвало потребность в измерении времени и в

летосчислении (составлении календарей).

Все это могли дать и давали наблюдения над движением небесных светил, которые

велись в начале без всяких инструментов, были не очень точными, но вполне

удовлетворяли практические нужды того времени. Из таких наблюдений и возникла

паука 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

простейшие астрономические инструменты и разрабатываться математические методы

обработки наблюдений.

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

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.

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 особенно 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 фактически нового раздела астрофизики -

рентгеновской астрономии (см. ; 160).

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), первая высадка людей на Луну (1969 г.,

США), - эпохальные события для всего человечества. За ними последовали доставка

на Землю лунного грунта, посадка спускаемых аппаратов на поверхности Венеры и

Марса, посылка автоматических межпланетных станций к более далеким планетам

Солнечной системы.

Об отдельных, наиболее важных достижениях современной астрономии рассказано в

соответствующих главах учебника.

Белорусский Государственный Педагогический Университет им. М. Танка

Кафедра методики преподавания физики

Методические разработки

для управляемой самостоятельной работы

по астрономии

История астрономии

Вопросы программы:

Астрономия как наука и учебный предмет.

Предмет астрономии, объекты изучения.

Разделы астрономии: астрометрия, небесная механика, астрофизика.

История возникновения и развития астрономических знаний.

Краткое содержание:

Астрономия как наука и учебный предмет.

Астрономия - это наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем.

Объекты изучения астрономии: звёзды, планеты, кометы, метеоры, туманности, галактики, материя, находящаяся в межзвёздном пространстве.

Изучение происходит в разных диапазонах электромагнитных волн, оптическом, ультрафиолетовом, рентгеновском, и т.д.

Астрономия имеет три основные задачи:

Изучение видимых и действительных положений и движения небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы.

Изучение физического строения небесных тел, т.е. химического состава и физических условий на поверхности и в недрах небесных тел.

Исследование происхождения и развития, предсказание дальнейших судеб отдельных небесных тел и их систем.

Астрономия очень взаимосвязана с различными науками. Особенно с математикой, физикой, химией, философией, биологией.

Нынешний вид астрономия приобрела лишь в XIX-XXвеках. До этого она неразрывно включала в себя ряд других отраслей знания и была теснее связана с философией и теологией.

Множество объектов и методов астрономии приводит к многочисленности разделов и отдельных направлений в астрономии.

По характеру используемой информации выделяются три основных раздела: астрометрия, небесная механика, астрофизика.

Астрометрия - изучает положение небесных тел и вращение Земли, опираясь на теоретические и практические методы измерений углов на небе, для чего организуются позиционные наблюдения небесных светил.

Важнейшие цели астрометрии:

Установление систем небесных координат,

Получение параметров, характеризующих наиболее полно закономерности вращения Земли.

Небесная механика - изучает движение небесных тел под действием тяготения, разрабатывает методы определения их траекторий на основании наблюдаемых положений на небе, позволяет рассчитать таблицы их координат на дальнейшее время (эфемериды), изучает взаимное влияние тел на их движение, рассматривает движение и устойчивость систем небесных и искусственных тел.

Астрофизика - изучает происхождение (космогония), строение, хим. состав, физические свойства и эволюцию отдельных небесных тел и систем вплоть до всей Вселенной в целом (космология).

История возникновения и развития астрономических знаний.

Астрономия возникла очень давно. Ни одна наука на Земле, кроме, пожалуй. Математики, не обладает такой глубокой древностью.

Астрономия отлична от других наук, потому что физика, химия, биология в современном виде складывались на протяжении последних 300-т лет. Астрономия же формировалась в эпохи древние и сильно отличающиеся от нашей.

Причины возникновения и развития астрономии хорошо указаны в первых строках Библии: "И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной, для отделения дня от ночи, и для знамений, и времён, и дней, и годов;" (Быт. 1,14)

Развитие астрономии было обязано человеческому желанию постичь закономерности окружающего мира, необходимостью измерения времени и ориентирования в пространстве. Последнее особенно важно было для мореходов. Вплоть до XIXвека на борту каждого корабля, отправлявшегося в далекий путь, находился астроном, в обязанности которого входило определение координат корабля среди открытого моря и ориентировка по звездам.

Развитие древней астрономии распадается на два этапа. Первый - примитивный сельскохозяйственный. Звёзды служили людям ориентиром для начала сельскохозяйственных работ. В Египте восход Сириуса означал начало разлива Нила. Когда Арктур восходил непосредственно перед Солнцем - нужно было собирать виноград, когда Орион и Плеяды заходили утром - нужно было начинать пахать. Эти приметы породили необходимость выделить основные созвездия и назвать ярчайшие звёзды, что бы иметь постоянные ориентиры.

Второй этап связан со сложными продолжительными наблюдениями и отысканием календарных периодов. Древнейший период существования человечества мало изучен наукой, так как не сохранились письменные памятники той поры. Более или менее определённо можно представить сегодня только духовный мир цивилизаций, начиная с египетской и вавилонской.

Наиболее древние астрономические знания ученые сегодня находят на берегах Тигра и Евфрата, у халдеев. Сколько лет народы, населявшие эти земли занимались астрономией, сказать очень трудно. Цицерон по этому поводу писал: "обратимся к авторитету самых древних и начнем с ассирийцев. Hаселяя стpану pовную и обшиpную, они могли наблюдать небо, со всех стоpон откpытое, внимательно следить за пеpедвижением и перемещением звезд. Hаблюдая все это, они заметили, что пpедзнаменуют те или иные изменения в положении небесных светил, и эти свои познания пеpедали позднейшим поколениям. Сpеди этого наpода халдеи, постоянно наблюдая за звездами, создали, как считают, целую науку, котоpая дает возможность пpедсказывать, что с кем случится и кто для какой судьбы pожден. Считают, что это искусство pазвивалось также у египтян с глубочайшей дpевности и в течение почти бесчисленных столетий." Далее он уточняет, что "...как они сами утвеpждают, четыpеста семьдесят тысяч лет сохpаняют в своих памятниках познанное ими."

Помимо Цицерона о древности наблюдений говорили и другие античные авторы. Так Гиппаpх указывал, будто халдеи наблюдали звездное небо за 270000 лет до того, когда Александp Великий вступил в Пеpсию. Плиний же говоpит о 720 000 годах.

Современные историки не соглашаются с этими цифрами, но факты свидетельствуют, что для вычисления пеpиодов солнечных затмений, халдеям понадобилось, по меньшей меpе, 5 000 лет. Жрецы вывели из наблюдений пеpиод солнечных затмений в 1805 лет или 22325 обоpотов Луны, по истечении котоpого затмения повтоpяются в пpежнем поpядке. Упоминаемое специально в надписях затмение, котоpое было выбpано исходным пунктом одного из таких циклов, относится к году, удаленному от 1900 года н.э. на 13442 года, и, как допускают, год этот соответствует совпадению солнечного затмения с восхождением Сиpиуса.

Известен был вавилонянам и более короткий период в 223 оборота Луны, т.е. в 18 лет и 11 дней - сарос, по прошествии которого затмения Луны и Солнца повторяются в прежнем порядке.

О высоком развитии науки в Месопотамии свидетельствует то, что халдейские астpономы знали точное значение продолжительности года, описали солнечные пятна, увеличение и уменьшение света планет, пpоводили наблюдения над кометами и устpаивали небесные глобусы. Скорее всего они изобpели знаки зодиака. 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. Кpуг зодиака был создан халдеями не менее как 4000 лет назад, в то же вpемя подобная pабота пpедполагает, что ей пpедшествовали пpодолжительные пеpиоды подготовки научной почвы. На двенадцать частей зодиак был разделен, по крайней мере, в VIвеке до н.э.

Помимо халдейской школы, древней и сильной была египетская. Все зодиакальные памятники в Египте были, главным образом, астрономические. Царские гробницы и погребальные ритуалы представляют собою множество таблиц созвездий и их влияния на все часы каждого месяца.

Самые древние астрономические записи в Египте, Вавилоне, Китае датируются примерно XXXвеком до н.э.

Древнейшее из сохранившихся сообщений о солнечном затмении в Китае датируется 2697 г. до н.э.

У истоков греческой математической теории стояли Пифагор и его школа (VIст. до н.э.). По их представлениям в основе устройства Космоса находится математический закон. Его можно определить, изучая движение светил на небе.

Пифагорейцы построили первую известную науке физическую модель Солнечной системы, предположив, что все планеты, Земля, Солнце и Луна вращаются вокруг центрального огня. Они разработали учение о шарообразности Земли, вывели наклон эклиптики и планетных орбит, правильно объясняли затмения.

Пифагор первый назвал вселенную космосом, т.е. упорядоченным строем, складом, считал, что мир состоит из планетных сфер, разделённых между собой гармоничными промежутками.

Предметом философии Пифагора был мир, как закономерное, стройное целое, подчинённое законам гармонии числа.

Поздние пифагорейцы объясняли смену дня и ночи суточным вращением Земли.

Греческий мудрец Фалес (624 - 547 гг. до н.э.) предсказал полное солнечное затмение, наблюдавшееся в 585 г. в Малой Азии. Причиной солнечных затмений считал Луну, которую рассматривал как тёмное тело, заимствующее свет от Солнца. Открыл наклон эклиптики к экватору, определил угловую величину Луны, учил о шарообразности Земли.

Анаксимандр (ок.610 - 546 гг. до н.э.) соорудил первые в Греции солнечные часы и астрономические инструменты, впервые применил гномон для определения наклона эклиптики к экватору. Положил начало теории небесных сфер.

Большое влияние на греческую астрономию имел Платон. Его идеалистические представления о Вселенной, движения объектов которой должны происходить только по идеальным окружностям, долго мешало развитию реальных представлений об устройстве мироздания. Благодаря этому греческие астрономы так никогда и не создали реальной картины строения Вселенной, а использовали свои теории лишь как средство для описания наблюдаемых движений небесных светил.

Евдокс Книдский (ок. 408 - ок. 355 до н.э.) составил древнейшую карту звёздного неба, на которой созвездия представлены фигурами различных животных. Одним из первых привёл названия зодиакальных созвездий и созвездий, расположенных вне пояса зодиака. Он первый развил теорию гомоцентрических сфер. Его модель представляла Вселенную в виде вложенных одна в одну концентрических сфер, по которым двигались светила. Эта теория требовала по 4 гомоцентрические сферы для каждой планеты и по три для Солнца и Луны.

Аристотель (384 - 322 гг. до н. э.) написал значительные труды по астрономии: «О небе» и «Метеорология». Он считал, что Земля шарообразна, находится в центре мира. Сама же Вселенная устроена по принципу луковицы, состоящей из 55 сфер, окружающих Землю. Эта модель не могла полностью описать реальное движение планет. Труды Аристотеля носили скорей философский характер и легли в основу позднейшего схоластического мировоззрения.

Гераклид (388 - 315 гг. до н.э.) учил, что Земля вращается вокруг своей оси, Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца, которое вращается вокруг Земли, считал, что звёзды имеют шарообразную форму.

Аристарх Самосский (ок. 310 - 230 гг. до н. э.) выдвинул гелиоцентрическую гипотезу, согласно которой в центре Вселенной находилось Солнце, но эта модель не оказала существенного влияния на его современников. Значительным вкладом в науку явилось определение Аристархом расстояния от Солнца до Земли по наблюдательным данным.

Эратосфен (ок. 276 - 194 гг. до н.э.) определил размеры Земли с помощью простого гномона, проведя измерение высоты Солнца в Сиене и в Александрии, лежащих на одном меридиане, в момент летнего солнцестояния, и, оценив расстояние между городами допустил, что длина окружности Земли равна 250 000 стадиев (1 стадий ~ 185 м.). Рассчитал расстояние от Земли до Солнца и Луны. Нашёл точный наклон эклиптики. Составил каталог 675 неподвижных звёзд.

Большой вклад в античную астрономию внёс Гиппарх (IIвек до н.э.). Он проводил многочисленные и длительные наблюдения, которые позволили ему разработать теории движения Солнца и Луны, более успешные, чем прежние. Гиппарху удалось успешно решить задачу предсказании солнечных и лунных затмений. В отличие от прежних теорий, Земля находилась не в центре круга, а некоторой другой точке, эксцентричной по отношению к геометрическому центру. Движение по эксцентру было введено для описания различных неравенств в движении Солнца и Луны.

Гиппарх составил первый каталог звёздного неба, включавший около 850 звёзд. Сравнив личные наблюдения, с наблюдениями своих предшественников Аристилла и Тимохариса, он открыл прецессию, постепенное смещение положения экватора относительно эклиптики. Вследствие этого, точка весеннего равноденствия перемещается к западу относительно звёзд. Это явление приводит также к изменению положений полюсов мира, т.е. центров, вокруг которых вращаются в суточном движении звёзды.

Клавдий Птолемей (ок. 87 - 165 гг.) явился систематизатором всей предшествующей ему астрономии. Его труд «Великое математическое построение астрономии в XIIIкнигах» явился основой для всей последующей астрономии на Востоке и Западе в течение многих последующих столетий. Он применил теорию эпициклов для описания Вселенной. Геоцентрическая модель мира, не могла дать правильного простого описания движения светил. Птолемею удалось представить видимые движения небесных тел с помощью комбинаций идеальных круговых движений по деферентам и эпициклам. В центре круга - деферента находилась Земля. Планета двигалась не по самому деференту, а по другому кругу - эпициклу, центр которого двигался по деференту.

Комбинируя количество эпициклов, Птолемею удалось построить модель, достаточно точно описывающую реальное положение светил на небе. В лучшем варианте эта модель насчитывала до 35 эпициклов и продержалась как практическое руководство вплоть до открытий Исаака Ньютона.

Птолемей разработал теории для Солнца, Луны и каждой из планет, сконструировал несколько угломерных астрономических инструментов, создал каталог положений 1022 звёзд. Труды Птолемея явились венцом греческой астрономии и равным им не было много последующих столетий.

С падением Западной Римской империи наука пришла в упадок.

Дальнейшее развитие астрономии началось примерно с VIIстолетия в исламском мире. Арабы сделали переводы основных греческих научных трудов и, хотя не изменяли основы греческой науки, внесли важный вклад в пределах общей структуры. На протяжениеIX-XIвеков были достигнуты успехи в определении размеров Земли, изучении движения Луны, Солнца и планет, составлении звёздных каталогов, улучшении календаря благодаря трудам астрономов аль-Бируни, аль-Баттани, абу-ль-Вефа, ибн-Юнуа, ас-Суфи, Омара Хайяма.

Через Испанию многие сочинения арабских учёных проникали в Европу.

В 1252 году при дворе кастильского короля Альфонсо Мудрого были составлены «Альфонсовы таблицы» - эфемериды движения планет.

Возрождение собственно европейской астрономии началось с XVвека.

В это время была издана «Новая теория планет» Г. Пурбаха, в которой впервые в Западной Европе была изложена теория эпициклов Птолемея. Ученик Г. Пурбаха Региомонтан издал «Эфемериды», где были вычислены положения Солнца, Луны и планет на 1475 - 1506 гг. Эти таблицы были последними, вычисленными по теории Птолемея.

Научная революция в астрономии началась после создания Николаем Коперником гелиоцентрической системы мира. В 1543 году был издан его основной труд «Об обращениях небесных сфер». По новой модели в центр мира ставилось Солнце, земля же с остальными планетами вращалась вокруг него. С помощью новой теории легко объяснялось попятное движение планет, считавшееся ранее загадочным. Однако, многие вопросы ещё не были решены из-за того, что Коперник не отказался от идеального движения небесных тел. В его модели светила продолжали двигаться по окружностям и равномерно. Это затрудняло правильное вычисление реального положения планет.

Теория Коперника положила начало важному переходу от инструментализма древнегреческой мысли к возможностям реального описания устройства физического мира.

Новая модель была принята не сразу. Споры о истинности теории Коперника велись ещё два столетия.

В 1551 немецкий астроном Эразм Рейнгольд издал «Прусские таблицы», где вычислил положения планет по новой модели.

С 1576 по 1597 гг. датский астроном Тихо Браге в построенной им обсерватории «Ураниборг» выполнил очень точные наблюдения положений звёзд, комет, планет, Луны и Солнца. Полученные данные свидетельствовали о несостоятельности старой птолемеево-аристотелевой модели мира. Однако, Тихо Браге не принял и систему Коперника. Он создал свою модель, согласно которой в центре мира находилась Земля; Луна и Солнце вращались вокруг Земли, а все планеты вокруг Солнца.

После смерти Тихо Браге все наблюдения достались его ученику Иоганну Кеплеру (1571 - 1630). Кеплер был пифагорейцем и сторонником системы мира Коперника. Он начал искать математические принципы гармонии, которую Бог заложил в основе мироздания. Многолетние исследования привели к открытию простых соотношений, которые описывают движения планет и были обнародованы в 1609 году. Работы Кеплера окончательно показали, что платоновские идеалы равномерного движения по окружностям природе несвойственны.

Настоящий переворот в астрономии был вызван использованием Галилео Галилеем телескопов для наблюдения небесных объектов.

В 1610 году Галилей сделал четыре фундаментальных открытия, противоречивших аристотелевским принципам мироздания.

Он увидел, что на Луне есть кратеры и горы, что Венера имеет фазы, подобно Луне, что вокруг Юпитера вращаются четыре спутника и Млечный Путь состоит из слабых звёзд.

Таким образом, астрономические открытия подготовили почву для полной смены древнего мировоззрения и принципиально новым подходам в науке. Эту работу довершил Исаак Ньютон.

Открытые им законы были проверены практически Эдмундом Галлеем, предсказавшим возвращение кометы. наблюдавшейся в 1531, 1607 и 1682 годах. Вычисленный период этой кометы составил 75 лет. Комета вернулась в 1758, подтвердив теорию тяготения И.Ньютона и была названа кометой Галлея.

Ян Гевелий(1611 - 1687) в 1641 году построил обсерваторию в Гданьске, которая была в то время крупнейшей в Европе. Составил первые точные детальные карты Луны. В 1647 году вышла его "Селенография", где ученый ввел многие названия деталей лунной поверхности, которые остались до наших дней. Открыл фазы Меркурия, четыре кометы, выполнил первое точное измерение периода вращения Солнца, составил каталог 1564 звёзд, выделил 11 новых созвездий. Некоторым дал названия, сохранившиеся до наших дней: Гончие Псы, Жираф, Ящерица, Малый Лев, Секстант, Единорог, Лисичка, Щит Яна Собесского. В 1690 году издал атлас "Описание всего звёздного неба".

В XVIIIстолетии были разработаны основные методы небесной механики, благодаря трудам семьи Бернулли, Л.Эйлера, Л.Лагранжа, П.Лапласа. В этом же столетии наметился ощутимый прогресс в наблюдательных методах астрономии. Появление крупных телескопов-рефлекторов способствовало более детальному изучению Вселенной. Наблюдения Вильяма Гершеля прояснили структуру нашей Галактики и позволили выявить множество туманностей и звездных скоплений. Особый интерес вызвали так называемые "спиральные" туманности. Некоторые астрономы считали их звездными системами, подобными Млечному Пути, другие оспаривали это мнение, и считали их частями Млечного Пути, состоящими из метеорной и пылевой материи.

Середина XIXвека была ознаменована открытием планеты Нептун "на кончике пера", т.е. методами небесной механики. Это было очень убедительное подтверждение теории И.Ньютона. Во второй половинеXIXвека было обнаружено движение перигелия орбиты Меркурия, которое не могло получить объяснения в рамках теории гравитации Ньютона. Размышления над этим явлением способствовали возникновению общей теории относительности, созданной Альбертом Эйнштейном в началеXXвека.

В 1912 году В. Слайфер начал в Ловелловской обсерватории (США) обширную программу, нацеленную на измерение скоростей туманностей, используя доплеровское смещение спектральных линий. К 1925 году он изучил около 40 туманностей. Большинство из них оказались очень удаленными от Земли. Однако, не было надежного метода для определения расстояний, так как параллактический метод, разработанный в середине XIXвека Гудрайком, Бесселем и Струве, работал только в ближайших окрестностях Солнечной системы.

Какую-то помощь мог оказать метод определения расстояний с помощью цефеид, открытый в 1908 году в Гарварде Генриэттой Левитт. Исследовательница обнаружила, что цефеиды имеют четкую зависимость, связывающую их светимость и период изменения блеска. По измеренной видимой звездной величине и периоду изменения блеска можно найти расстояние до такой звезды. Этот метод заработал на полную силу после того, как в 1923 году американский астроном Эдвин Хаббл различил в туманности Андромеды отдельные звезды и идентифицировал среди них цефеиду. Метод Левитт показал, что расстояние до звезды. А значит и до самой галактики около 900 тыс. световых лет. Это оказалось больше, чем размеры Млечного Пути. Таким образом было обнаружено, что спиральные туманности являются не объектами нашей Галактики, а такими же звездными системами, удаленными от нас на большие расстояния.

Дальнейшие исследования Хаббла позволили исследовать движение галактик и открыли расширение Вселенной.

Работы А.Фридмана, В.де Ситтера и Д.Леметра, основанные на теории относительности, легли в основу построения модели расширяющейся Вселенной.

Начало расширения было описано Георгием Гамовым, бывшим студентом Фридмана, который предположил, что Вселенная вышла из состояния с чрезвычайно высокой температурой и плотностью, в результате Большого Взрыва.

Студенты Гамова Р.Алфер и Р.Герман в 1948 году высказали мысль, что излучение, оставшееся после Большого Взрыва, должно было к настоящему моменту остыть до температуры всего на несколько градусов более высокой. Чем абсолютный ноль. В 1965 году это излучение было обнаружено А. Пензиасом и Р.Вилсоном и названо реликтовым излучением. Его температура всего около 3 К.

Вместе с развитием взглядов на строение Вселенной в целом, эволюционировало и представление о происхождении отдельных ее элементов.

Высказанная в XVIIIстолетии небулярная гипотеза, предполагала, что звезды и планеты образовались из газопылевой туманности. ВXIXстолетии Гельмгольцем и Кельвином было установлено, что энергия, освобождающаяся в результате гравитационного сжатия, может создать высокую температуру в недрах звезды, но ее хватит только на 20 млн. лет. Радиометрический метод оценки возраста Земли, разработанный Э. Резерфордом в 1905 году, показывал, что нашей планете около нескольких миллиардов лет. Ученые были озадачены таким несоответствием.

В 1925 Цецилия Пейн, анализируя спектры звезд, пришла к выводу, что водород и гелий - самые распространенные элементы в звездах. Это было подтверждено спустя четыре года Генри Расселом. Вернер Гейзенберг в 1932 году высказал мысль, что все элементы во Вселенной могли быть образованы из водорода, так как водородное ядро состоит только из одного протона, который может превратиться в нейтрон, присоединив электрон. В 1938 году Ганс Бет предложил первую удовлетворительную теорию, описывающую источник образования энергии звезд. Он показал, что тяжелые элементы синтезируются в недрах звезд в результате ядерных реакций из водорода. Эти реакции могут служить источником энергии для звезды на протяжении миллиардов лет.

Развитие телескопостроения, всеволновых приемников излучения и космической техники в XXстолетии привело к настоящей революции в астрономии.

Контрольные вопросы:

Что такое астрономия?

Что изучает астрономия?

Какие основные разделы астрономии?

В чем принципиальная и методологическая разница основных разделов астрономии?

Когда зародилась астрономия?

В каких странах развитие астрономии было наиболее успешным?

Кто написал «Альмагест»?

Кто является творцом гелиоцентрической картины мира?

Кто впервые применил телескоп для астрономических наблюдений?

Какой ученый построил в 15 веке самую большую обсерваторию в Европе?

Кто открыл законы движения планет?

Кто построил теорию движения комет и предсказал возвращение одной из комет?

Кто составил первые точные карты Луны?

Какие ученые внесли в 18 веке выдающийся вклад в развитие небесной механики?

Что послужило революционному прорыву в астрономии 19 века?

Какие труды Э.Хаббла привели к новому взгляду на строение Вселенной?

Кто явился творцом модели Большого взрыва?

Литература:

1. Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. М., Эдиториал УРСС, 2004.

2. Лакур П., Аппель Я. Историческая физика. тт.1-2 Одесса Mathesis 1907.

3. Литров И. Тайны неба. М. 1902

4. Паннекук А. История астрономии. М. 1951

5. Фламмарион К. История неба. М. 1994 (переиздание СПб. 1875)

6. Шимбалев А.А, Галузо И.В., Голубев В.А. Хрестоматия по астрономии. Минск, Аверсэв. 2005.

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.