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.

Наверное, нет ни одного человека на всей планете, кто не задумывался о непонятных мерцающих точках на небе, которые видны ночью. Почему Луна ходит вокруг Земли? Все это и даже больше изучает астрономия. Что такое планеты, звезды, кометы, когда будет затмение и почему в океане происходят приливы - на эти и многие другие вопросы отвечает наука. Давайте разберемся в ее становлении и значении для человечества.

Определение и структура науки

Астрономия - это наука о строении и происхождении различных космических тел, небесной механике и развитии вселенной. Название ее происходит от двух древнегреческих слов, первое из которых означает «звезда», а второе - «установление, обычай».

Астрофизика изучает состав и свойства небесных тел. Подразделом ее является звездная астрономия.

Небесная механика отвечает на вопросы о движении и взаимодействии космических объектов.

Космогония занимается происхождением и эволюцией вселенной.

Таким образом, сегодня обычные земные науки с помощью современной техники могут распространить область исследования далеко за пределы нашей планеты.

Предмет и задачи

В космосе, оказывается, находится очень много самых разнообразных тел и объектов. Все они изучаются и составляют, собственно, предмет астрономии. Галактики и звезды, планеты и метеоры, кометы и антивещество - все это лишь сотая доля вопросов, которые ставит перед собой эта дисциплина.

Недавно появилась потрясающая возможность практического С этого времени космонавтика (или астронавтика) гордо стала плечом к плечу с академическими исследователями.

Об этом человечество мечтало давно. Первая известная повесть - «Сомниум», написанная в первой четверти семнадцатого века. И только в двадцатом столетии люди смогли взглянуть на нашу планету со стороны и посетить спутник Земли - Луну.

Темы астрономии не ограничиваются только этими проблемами. Далее мы поговорим более подробно.

Какие же методики применяются для решения задач? Первая и самая древняя из них - наблюдение. Следующие возможности появились только недавно. Это фотография, запуск космических станций и искусственных спутников.

Вопросы, касающиеся происхождения и эволюции вселенной, отдельных объектов, пока не могут быть в достаточной мере изучены. Во-первых, не хватает накопленного материала, а во-вторых, многие тела находятся слишком далеко для точного изучения.

Виды наблюдений

Вначале человечество могло похвастаться лишь обычным визуальным наблюдением за небосводом. Но и такой примитивный метод дал просто потрясающие результаты, о которых мы поговорим немного позже.

Астрономия и космос сегодня связанны как никогда. Объекты изучают с помощью новейшей техники, что позволяет развиваться многим отраслям этой дисциплины. Давайте познакомимся с ними.

Оптический метод. Древнейший вариант наблюдения с помощью невооруженных глаз, при участии биноклей, подзорных труб, телескопов. Сюда же относится и изобретенная недавно фотография.

Следующий раздел касается регистрации инфракрасного излучения в космосе. С его помощью фиксируют невидимые предметы (например, скрытые за газовыми облаками) или состав небесных тел.

Значение астрономии невозможно переоценить, ведь она отвечает на один из вечных вопросов: откуда мы произошли.

Следующие методики исследуют вселенную на предмет гамма-излучений, рентгеновских волн, ультрафиолета.

Также существуют методики, не связанные с электромагнитным излучением. В частности, одна из них базируется на теории нейтринного ядра. Гравитационно-волновая отрасль изучает космос по распространению этих двух действий.
Таким образом, виды наблюдений, известные в нынешнее время, значительно расширили возможности человечества в освоении космоса.

Давайте посмотрим на процесс становления этой науки.

Зарождение и первые этапы развития науки

В древности, во времена первобытнообщинного строя, люди только начинали знакомиться с миром и определять явления. Они пытались осознать смену дня и ночи, сезоны года, поведение непонятных вещей, таких как гром, молния, кометы. Что такое Солнце и Луна - тоже пока оставалось загадкой, поэтому их причисляли к божествам.
Однако, несмотря на это, уже в эпоху расцвета Шумерского царства жрецы в зиккуратах делали достаточно сложные вычисления. Они разделили видимые светила на созвездия, выделили в них известный сегодня «зодиакальный пояс», разработали лунный календарь, состоящий из тринадцати месяцев. Также ими был открыт «цикл Метона», правда, немного раньше это сделали китайцы.

Египтяне продолжили и углубили изучение небесных тел. У них вообще сложилась потрясающая ситуация. Река Нил разливается в начале лета, как раз в это время на горизонте начинает появляться которая пряталась в зимние месяцы на небосвод другого полушария.

В Египте впервые начали делить сутки на 24 часа. Но неделя в начале у них была десятидневной, то есть месяц состоял из трех декад.

Однако наибольшее развитие древняя астрономия получила в Китае. Здесь умудрились практически точно рассчитать длину года, могли прогнозировать солнечные и лунные затмения, вели учет комет, пятен на Солнце и прочих необычных явлений. В конце второго тысячелетия до нашей эры появляются первые обсерватории.

Период античности

История астрономии в нашем понимании невозможна без греческих созвездий и терминов в небесной механике. Хотя вначале эллины и ошибались очень сильно, но со временем они смогли сделать достаточно точные наблюдения. Ошибка, например, состояла в том, что появляющуюся утром и вечером Венеру они считали двумя разными объектами.

Первыми, кто особое внимание уделил этой сфере знаний, были пифагорейцы. Они знали, что Земля имеет форму шара, а день и ночь сменяются, потому что она вращается вокруг своей оси.

Аристотель смог рассчитать окружность нашей планеты, правда, ошибся в большую сторону вдвое, но и такая точность для того времени была высока. Гиппарх смог рассчитать длину года, ввел такие географические понятия, как широта и долгота. Составил таблицы солнечных и лунных затмений. По ним можно было предсказать эти явления с точностью до двух часов. Поучиться бы нашим метеорологам у него!

Последним светилом античного мира был Клавдий Птолемей. Имя этого ученого история астрономии сохранила навсегда. Гениальнейшая ошибка, определившая надолго развитие человечества. Он доказал гипотезу, по которой Земля находится в а все небесные тела вращаются вокруг нее. Благодаря воинственному христианству, пришедшему на смену римскому миру, многие науки были заброшены, такие как астрономия тоже. Что такое и какова окружность Земли, никого не интересовало, больше спорили о том, сколько ангелов пролезет в ушко иглы. Поэтому геоцентрическая схема мира на многие века стала мерилом истины.

Астрономия индейцев

Инки рассматривали небосвод немного иначе, чем остальные народы. Если обратиться к термину, то астрономия - это наука о движении и свойствах небесных тел. Индейцы же этого племени в первую очередь выделяли и особо почитали «Великую Небесную Реку» - Млечный путь. На Земле ее продолжением была Вильканота - главная река возле города Куско - столицы инкской империи. Считалось, что Солнце, зайдя на западе, опускалось на дно этой реки и по нему переходило на восточную часть небосклона.

Достоверно известно, что инки выделяли следующие планеты - Луна, Юпитер, Сатурн и Венера, причем без телескопов сделали наблюдения, которые смог повторить только Галилей с помощью оптики.

Обсерваторией у них были двенадцать столбов, которые располагались на пригорке возле столицы. С их помощью определялось положение Солнца на небосводе и фиксировалась смена времен года, месяцев.

Майя же, в отличие от инков, развили знания очень глубоко. Основная масса того, что изучает астрономия сегодня, была им известна. Они сделали очень точный расчет продолжительности года, месяц делили на две недели по тринадцать дней. Началом же хронологии считался 3113 год до нашей эры.

Таким образом, мы видим, что в Древнем мире и среди племен «варваров», каковыми их считали «цивилизованные» европейцы, изучение астрономии было на очень высоком уровне. Давайте посмотрим, чем же могли похвастать в Европе после падения античных государств.

Средневековье

Благодаря усердию инквизиции в позднем средневековье и слабому развитию племен на раннем этапе этого периода многие науки шагнули назад. Если в эпоху античности люди знали, что изучает астрономия, и многие интересовались подобной информацией, то в средние века более развитой стала теология. За разговоры о том, что Земля круглая, а Солнце располагается в центре, можно было сгореть на костре. Подобные слова считались кощунством, а люди назывались еретиками.

Возрождение, как ни странно, пришло с востока через Пиренеи. Арабы принесли в Каталонию знания, сохраненные их предками еще со времен Александра Македонского.

В пятнадцатом века кардинал Кузанский высказывал мнение, что вселенная бесконечна, а Птолемей ошибается. Подобные изречения были богохульными, но очень сильно опережали время. Поэтому их посчитали бредом.

Но революцию совершил Коперник, который перед смертью решился опубликовать исследование всей своей жизни. Он доказал, что в центре находится Солнце, а Земля и остальные планеты вращаются вокруг него.

Планеты

Это небесные тела, которые вращаются по орбите в космосе. Свое название они получили от древнегреческого слова «странник». Почему так? Потому что древним людям они казались путешествующими звездами. Остальные стоят на обычных местах, а они каждый день передвигаются.

В чем их отличие от других объектов во вселенной? Во-первых, планеты достаточно мелкие. Размер им позволяет очистить свой путь от планетезималей и прочего мусора, но его недостаточно для того, чтобы началась как у звезды.

Во-вторых, благодаря своей массе, они приобретают округлую форму, а вследствие определенных процессов формируют себе плотную поверхность. В-третьих, планеты обычно вращаются в определенной системе вокруг звезды или ее останков.

Древние люди считали эти небесные тела «посланниками» богов или полубожествами, более низкого ранга, чем, например, Луна или Солнце.

И только Галилео Галилей впервые с помощью наблюдений в первые телескопы смог сделать вывод, что в нашей системе все тела ходят по орбитам вокруг Солнца. За что и пострадал от инквизиции, заставившей его замолчать. Но дело было продолжено.

По определению, признанному сегодня большинством, планетой считаются только тела с достаточной массой, которые вращаются вокруг звезды. Остальное - это спутники, астероиды и прочее. С точки зрения науки одиночек в этих рядах нет.

Итак, время, за которое планета делает полный круг по своей орбите вокруг звезды, называется планетарным годом. Наиболее близкое место на ее пути к звезде - это периастр, а самое дальнее - апоастр.

Второе, что важно знать о планетах, это то, что у них наклонена ось относительно орбиты. Благодаря этому при вращении полушария получают разное количество света и радиации от звезд. Так происходит смена сезонов, времени суток, на Земле еще и сформировались климатические зоны.

Немаловажным является то, что планеты кроме своего пути вокруг звезды (за год), еще вращаются вокруг своей оси. В этом случае полный круг называется «сутки».
И последняя особенность подобного небесного тела - это чистая орбита. Для нормального функционирования планета должна по пути, сталкиваясь с различными более мелкими объектами, уничтожить всех «конкурентов» и путешествовать в гордом одиночестве.

В нашей Солнечной системе есть разные планеты. Астрономия всего насчитывает их восемь. Первые четыре относятся к «земной группе» - Меркурий, Венера, Земля, Марс. Остальные делятся на газовых (Юпитер, Сатурн) и ледяных (Уран, Нептун) гигантов.

Звезды

Мы их видим каждую ночь на небосклоне. Черное поле, усеянное блестящими точками. Они формируют группы, которые называются созвездиями. И все же не зря же в их честь названа целая наука - астрономия. Что такое «звезда»?

Ученые говорят, что невооруженным глазом при достаточно хорошем уровне зрения человек может увидеть по три тысячи небесных объектов в каждом из полушарий.
Они издавна манили человечество своим мерцанием и «неземным» смыслом существования. Давайте разберемся подробнее.

Итак, звезда - это массивный комок газа, некое облако с достаточно высокой плотностью. Внутри его происходят или происходили ранее термоядерные реакции. Масса подобных объектов позволяет им формировать вокруг себя системы.

При изучении этих космических тел ученые выделили несколько способов классификации. Вы, наверное, слышали о «красных карликах», «белых гигантах» и прочих «жителях» вселенной. Итак, на сегодня одна из наиболее универсальных классификаций - типология Моргана-Кинана.

Она подразумевает деление звезд по величине и спектру излучения. По убыванию группы носят названия в виде букв латинского алфавита: O, B, A, F, G, K, M. Чтобы вы немного разобрались в ней и нашли точку отсчета, Солнце, согласно этой классификации, попадает в группу «G».

Откуда же берутся подобные гиганты? Они формируются из наиболее распространенных во вселенной газов - водорода и гелия, а вследствие гравитационной компрессии приобретают окончательную форму и вес.

Наша звезда - это Солнце, а ближайшая к нам - проксима Центавра. Она располагается в системе и находится от нас на расстоянии 270 тысяч расстояний от Земли до Солнца. А это около 39 триллионов километров.

Вообще все звезды измеряются в соответствии с Солнцем (их масса, размер, яркость в спектре). Расстояние же до подобных объектов считается в световых годах или парсеках. Последний равен примерно 3,26 светового года, или 30,85 триллионов километров.

Любители астрономии, несомненно, должны знать и разбираться в этих цифрах.
Звезды, как и все в нашем мире, вселенной, рождаются, развиваются и умирают, в их случае - взрываются. Согласно гарвардской шкале, они делятся по спектру от голубых (молодых) до красных (старых). Наше Солнце относится к желтым, то есть «зрелого возраста».

Также существуют коричневые и белые карлики, красные гиганты, переменные звезды и много других подтипов. Они отличаются уровнем содержания разных металлов. Ведь именно сгорание разных веществ вследствие термоядерных реакций позволяет измерять спектр их излучения.

Также существуют названия "новая", "сверхновая" и "гиперновая". Эти понятия не совсем отражаются в терминах. Звезды - как раз старые, в основном заканчивающее свое существование взрывом. А слова эти обозначают всего лишь то, что их заметили только во время коллапса, до этого они совершенно не фиксировались даже в самые лучшие телескопы.

Если смотреть на небо с Земли, отчетливо видны скопления. Древние люди давали им имена, слагали о них легенды, помещали туда своих богов и героев. Сегодня мы знаем такие названия, как Плеяды, Кассиопея, Пегас, пришедшие к нам от древних греков.

Однако сегодня учеными выделяются Если говорить просто, то представьте, что мы видим на небе не одно Солнце, а два, три или даже больше. Таким образом, существуют двойные, тройные звезды и скопления (там, где светил больше).

Занимательные факты

Планета вследствие разных причин, например, удаленности от звезды, может «уйти» в открытый космос. В астрономии такое явление получило название «планета-сирота». Хотя большинство ученых все-таки настаивают на том, что это протозвезды.

Интересной особенностью звездного неба является то, что фактически оно не такое, каким мы его видим. Многие объекты уже давно взорвались и перестали существовать, но находились настолько далеко, что мы до сих пор видим свет от вспышки.

Недавно была распространена мода на поиск метеоритов. Как же определить что перед вами: камень или небесный пришелец. На этот вопрос отвечает занимательная астрономия.

В первую очередь метеорит плотнее и тяжелее большинства материалов земного происхождения. Благодаря содержанию железа он имеет магнетические свойства. Также поверхность небесного объекта будет оплавленной, поскольку во время падения он перенес сильнейшую температурную нагрузку вследствие трения с атмосферой Земли.

Мы рассмотрели основные моменты такой науки, как астрономия. Что такое звезды и планеты, историю становления дисциплины и некоторые забавные факты вы узнали из статьи.

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.).

Древний этап ¾ условно можно считать от 4.000лет до н.э.-1000 до н.э.:

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 открытие прецессии, первые таблицы движения Солнца и Луны, звездный каталог 850 звезд (Гиппарах, (2 Век до н.э);¾ идея о движении Земли вокруг Солнца и определение размеров Земли (Аристарх Самосский, Эратосфен 3-2 в. 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.

Связь астрономии с другими науками, практическое значение астрономии

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 - запуск искусственных спутников Земли, орбитальных и межпланетных космических станций невозможен без астрономических знаний.

Исключительно важна роль астрономии в формировании правильного материалистического мировоззрения. 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.

Астрономия с древнейших времён служила людям для определения времени и местоположения на поверхности Земли, т.е для навигации и геодезии. С запуском первого искусственного спутника Земли в нашей стране в 1957 г. началась эра космических исследований. Изучение Земли из космоса позволило ещё шире поставить астрономию на службу наук о Земле (геологии, геохимии, геофизики и т.п.).

Особое значение астрономия приобретает в настоящее время, решая задачу предупреждения о столкновении Земли с астероидом или кометой. То, что эта угроза не плод воображения фантастов говорят последствия падения т.н. «тунгусского метеорита». В результате падения, как считает большинство исследователей ядра небольшой кометы, была уничтожена тайга на огромной территории (площадь вывала леса превысила 2 тыс. кв. км.). как показывают расчеты, столкновение с Землёй астероида диаметром 100 м может происходить раз в 1000 лет. При падении тела таких размеров по усреднённым подсчётам выделится энергия » 5×10 17 дж, что примерно равно взрыву самой мощной термоядерной бомбы и лишь в 20 раз меньше чем суммарная мощность всех землетрясений на Земле за год. Падение такого тела может привести к локальной катастрофе, которая может быть усугублена аварией на потенциально опасных объектах – атомных или гидроэлектростанциях, химических производствах, а также спровоцировать начало военных действий с применением оружия массового уничтожения. Первой задачей по предотвращению таких катастроф является обнаружение таких тел за годы до столкновения. Роль астрономических наблюдений в решении этой задачи является главной. Более подробно об астероидно-кометной опасности и роли астрономии в её предотвращении сказано в разделе 11.

Астрономия продолжает оставаться наблюдательной наукой, но недалек тот день, когда астрономические наблюдения будут производиться не только с межпланетных станций и орбитальных обсерваторий, но и с поверхности Луны или других планет.

Литература к разделу

Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: учебное пособие/Под ред. В.В. Иванова.- 2-е изд.- М.: Эдиториал УРСС, 2004-544с.
Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии. Изд. 5-е – М.:Эдиториал УРСС, 2002. -688с.
Ганагина И.Г. Астрономия. – Метод. указ. -Новосибирск: СГГА. – 2002.
Климишин И.А. Астрономия наших дней. 2-е издание, “Наука”, 1980-456с.
Бронштэн В.А. Тунгусский метеорит. М.: А.Д. Сельянов, 2000-311с.

Сотни лет назад в древней Руси особенной популярностью пользовалась система мира, созданная в VI веке византийским монахом Козьмой Индикопловым. Он предполагал, что Земля — главная часть вселенной, имеющая форму прямоугольника, омывается океаном, а по четырем ее сторонам возвышаются отвесные стены, на которые опирается хрустальный небосвод. По учению Козьмы, все небесные светила приводятся в движение ангелами и созданы для освещения и обогревания Земли.

Мировоззрение Козьмы Индикоплова было геоцентрическим мировоззрением (слово «ге» значит «земля»), так как основным его положением было утверждение, что Земля — центр всей вселенной.

Это наивное антинаучное представление о мире поддерживалось церковью, так как и по библейскому учению Земля— это средоточие мира, а человек — «венец творения».

Наряду с этим на Руси в XIV—XV веках получила развитие занесенная с Запада лженаука — астрология.

Астрологи утверждали, что небесные светила могут оказывать влияние на судьбу людей. По наблюдениям небесных светил они брались составлять так называемые гороскопы, т. е. предсказания о будущей жизни того или иного человека.

Однако вместе с тем еще в XI Столетии на территории Узбекистана зародилась научная астрономия.

Знаменитый Хорезмский ученый Аль-Бируни (973— 1048) разработал новый оригинальный способ определения длины окружности земного шара, который дал возможность получить результаты, весьма близкие к современным. Им же подробно описано явление сумерек и зодиакального света. За много веков до Коперника Аль-Бируни высказал смелые идеи о возможности движения Земли, что свидетельствует о гениальности и смелости мысли этого великого узбекского ученого.

Позднее, в XV в., Улуг-Бег (1394—1449) построил в Самарканде (1420 г.) одну из крупнейших обсерваторий того времени. Эта обсерватория была оборудована весьма точными астрономическими измерительными инструментами.

Улуг-Бег был опытным наблюдателем, и одной из его важнейших заслуг является создание обширного звездного каталога, включающего в себя многие сотни звезд. Положения звезд на небе указаны в этом каталоге с необычайной для того времени точностью (до минут дуги), значительно превышающей точность последующих наблюдений Коперника и других астрономов. Кроме этого, Улуг-Бег обнародовал новые планетные таблицы, в которых указывались положения на небе планет на большой период времени.

В XVII столетии в Россию проникает передовое коперниканское мировоззрение. Известный русский просветитель того времени Епифаний Славинецкий в 1657 году опубликовал первое на русском языке переводное сочинение под названием «Зерцало всея вселенный», где излагалось прогрессивное учение великого славянского ученого Николая Коперника (1473— 1543).

Согласно этому учению, Земля — это не центр мира, а рядовая планета, обращающаяся вокруг Солнца. Пламенный последователь Коперника мученик науки Джордано Брунс (1548—1600), развивая далее его учение, высказал гениальные догадки о том, что каждая звезда — это далекое солнце, подобное нашему, что вокруг многих из этих солнц кружатся планеты, населенные, как и Земля, мыслящими существами.

Учение Коперника и его последователей полностью противоречило догматам православной церкви. Вот почему православная церковь весьма враждебно отнеслась к пропаганде коперниканства на Руси.

В России, в эпоху петровских преобразований, вместе с общим ростом культуры коперниканство стало широко распространяться и на смену прежних наивных религиозных представлений пришло новое научное мировоззрение.

Петр I всячески способствовал распространению астрономических знаний в России. По его инициативе в Москве, в Сухаревой башне, были созданы в 1700 году «навигацкая школа», готовившая офицеров для русского флота, и первая в России астрономическая обсерватория. Петр, интересуясь астрономией, неоднократно сам производил астрономические наблюдения. Его наставником в области астрономии был один из ученейших людей того времени Яков Брюс (1670-— 1735).

Брюс был не только сторонником учения Коперника, но и его пропагандистом. В те годы большой популярностью на Западе пользовалась книга известного астронома Христиана Гюйгенса «Космотеорос», в которой автор весьма понятным и простым языком излагает учение Коперника. В отличие от других авторов этой эпохи, Гюйгенс, будучи крупным астрономом, открывшим кольцо и спутников планеты Сатурн, смело и горячо защищает учение Коперника, опровергая его противников. В этой же книге излагаются идеи Джордано Бруно о многочисленности обитаемых миров. Книга Гюйгенса вышла в переводе Брюса в 1717 г. под названием «Книга мировоззрения или мнение о небесноземных глобусах и их украшениях». Снабженная предисловием, редактированным Петром I, эта книга значительно способствовала распространению учения Коперника в широких слоях русского общества. В заслугу Брюсу следует поставить также и то, что он, с согласия Петра, впервые в России начал систематически издавать астрономический календарь, в котором давались различные сведения астрономического характера.

Однако Брюс, как и Петр, не были простыми пропагандистами Коперникова учения. Они живо интересовались всеми новейшими достижениями астрономии и сами производили астрономические наблюдения с исследовательской целью. Сохранившаяся до наших дней переписка Брюса с Петром свидетельствует о том, что Петр и Брюс наблюдали Солнце, Луну, планеты и в особенности солнечные и лунные затмения.

Весьма интересны наблюдения Брюса над солнечными пятнами, которые показали, что в конце XVII и начале XVIII столетия число солнечных пятен было очень мало; этот результат и в наши дни имеет научное значение.

В годы царствования Петра в России появился и первый планетарий, прообраз современного Московского планетария. Это был огромный металлический глобус, внутри которого могли помещаться до 10 человек. Внешняя сторона его изображала земной шар, а внутренняя — небо с созвездиями обоих полушарий, причем звезды изображались позолоченными гвоздиками. Весь шар особыми механизмами приводился в движение, и наблюдатели внутри него могли наблюдать движение звезд. Этот первый планетарий был установлен в Петербурге и служил делу пропаганды астрономических знаний.

Пропаганда коперниканского учения, хотя и поддержанная правительством Петра, встретила сопротивление со стороны реакционной части русского общества. Сторонники русской старины и православия, противящиеся петровским реформам, сразу раскусили атеистический, безбожный характер нового мировоззрения, и один из ярых защитников церковного мировоззрения характеризовал учение «проклятого Коперника» как «умственный разврат», приводящий к «духовной погибели».

Но сопротивление церковников не остановило распространения в России нового прогрессивного мировоззрения. Созданные Петром Академия наук с обсерваторией стали центром научной пропаганды в России, в частности пропаганды научных астрономических знаний.

Роль Петра I и Якова Брюса в распространении астрономических знаний в России в начале XVII столетия настолько велика, что мы их по праву можем считать первыми русскими астрономами.

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?