Введение
Данный реферат посвящен современным вопросам астрономии — той области знаний, которые за последние годы дали наибольшее число научно-технических открытий.
Вся история изучения Вселенной есть, в сущности, поиск средств, улучшающих человеческое зрение. До начала XVII века невооруженный глаз был единственным оптическим инструментом астрономов. Вся астрономическая техника древних сводилась к созданию различных угломерных инструментов, как можно более точных и прочных. Уже первые телескопы сразу резко повысили разрешающую и проницающую способность человеческого глаза. Вселенная оказалась совсем иной, чем она казалась до тех пор. Постепенно были созданы приемники невидимых излучении и в настоящее время Вселенную мы воспринимаем во всех диапазонах электромагнитного спектра — от гамма-лучей до сверхдлинных радиоволн.
Более того, созданы приемники корпускулярных излучений, улавливающие мельчайшие частицы — корпускулы (в основном ядра атомов и электроны), приходящие к нам от небесных тел. Если не бояться аллегорий, можно сказать, что Земля стала зорче, ее “глаза”, то есть совокупность всех приемников космических излучений, способны фиксировать объекты, от которых до нас лучи света доходят за многие миллиарды лет.
Благодаря телескопам и другим инструментам астрономической техники человек за три с половиной века проник в такие космические дали, куда свет — самое быстрое, что есть в этом мире — может добраться лишь за миллиарды лет! Это означает, что радиус изучаемой человечеством Вселенной растет со скоростью, в огромное число раз превосходящей скорость света!
1. Спектральный анализ небесных тел
Могучим оружием о исследовании Вселенной стал для астрономов спектральный анализ — изучение интенсивности излучения в отдельных спектральных линиях, в отдельных участках спектра. Спектральный анализ является важнейшим средством для исследования вселенной. Спектральный анализ является методом, с помощью которого определяется химический состав небесных тел, их температура, размеры, строение, расстояние до них и скорость их движения. Спектральный анализ проводится с использованием приборов спектрографа и спектроскопа. С помощью спектрального анализа определили химический состав звёзд, комет, галактик и тел солнечной системы, т.к. в спектре каждая линия или их совокупность характерна для какого-нибудь элемента. По интенсивности спектра можно определить температуру звёзд и других тел.
По спектру звёзды относят к тому или иному спектральному классу. По спектральной диаграмме можно определить видимую звёздную величину звезды, а далее пользуясь формулами найти абсолютную звёздную величину, светимость, а значит и размер звезды.
Но в своем стремлении объяснить природу небесных тел астрономы не сдвинулись бы с места ни на шаг, если бы они не знали как возникают в мировых пространствах электромагнитные волны той или другой частоты. Сегодня уже известно несколько совсем различных механизмов генерирования электромагнитного излучения. Один из них связан с движением электронов в поле атомных ядер — это тепловой механизм Здесь интенсивность излучения определяется температурой части и их концентрацией в единице объема. Cинхротронное излучение возникает при торможении в магнитном поле релятивистских электронов, т.е. электронов, скорости движения которых близки к скорости света. Электромагнитные волны возникают и при затухании механических колебаний неоднородной плазмы (ионизованного газа), и при переходе быстрых частиц через границу двух сред.
Из сказанного следует, что недостаточно зарегистрировать излучение какого-то объекта в определенной длине волны. Необходимы исследования в широком диапазоне длин волн и все сторонний анализ полученных результатов. Сегодня астрономы, вооруженные современной ракетной техникой, мощными оптическими и радиотелескопами, сложной теорией механизмов излучения, ведут широкое изучение Вселенной в целом и ее отдельных частей. Астрономы убеждены в том, что они правильно понимают природу процессов, происходящих далеко за пределами наших земных лабораторий...
2. Небо в рентгеновских лучах
До недавнего времени (положение начало существенно меняться лишь немногим более тридцати лет назад) понятие “астрономические наблюдения” было тождественно понятию “оптические наблюдения неба”.
Между тем еще в последнем году XVIII в. В. Гершель открыл излучение Солнца, лежащее за пределами видимого спектра. Это было инфракрасное излучение, но его электромагнитная природа стала ясна много лет спустя.
В 1801 г. И.Риттер изучал воздействие фиолетового излучения Солнца на хлористое серебро и неожиданно обнаружил, что восстановление окиси серебра продолжается даже тогда, когда пластинка расположена в “темной” области, дальше за фиолетовой. Так было открыто ультрафиолетовое излучение Солнца, природа которого тоже оставалась неясной.
Лишь в шестидесятых годах XIX в. Д. Максвелл пришел к выводу, что кроме видимого электромагнитного излучения (обычного видимого света) могут существовать и другие его виды, не видимые глазу и отличающиеся лишь длиной волны.
Условно электромагнитное излучение подразделяют на несколько диапазонов. Наибольшей длиной (более 10-3 м) обладают радиоволны. Диапазон от 0,65 мкм до 1 мм — область инфракрасного излучения. “Оптическое окно” — от 0,39 до 0,65 мкм. Еще короче длины волн ультрафиолетового излучения, они простираются примерно до 0,05 мкм. В области еще более коротких длин волн приборы способны регистрировать буквально каждый фотон, и поэтому принято в рентгеновском и более жестких диапазонах (т. е. в области более высоких энергий фотонов) использовать не длины волн, а соответствующие им энергии фотонов. Так, фотон с длиной полны 0,05 мкм обладает энергией 4· 10-17 джоулей (Дж) или 0,025 килоэлектронвольт (кэВ). Область энергий фотонов от 0,025 до 1 кэВ — это область мягкого рентгеновского излучения, 1-20 кэВ — “классический” рентгеновский диапазон; именно в этом диапазоне были проведены наиболее эффективные исследования неба.
Какое это было бы прекрасное зрелище, если бы мы могли увидеть своими глазами небо в рентгеновских лучах! Пусть даже мы могли бы видеть лишь звезды ярче 6-й звездной величины, как и в оптическом диапазоне. На рентгеновском небе, в отличие от оптического, таких звезд поменьше — около 700 против 6000. Самая яркая рентгеновская звезда светит подобно Венере. Но, в отличие от Венеры, которая блестит спокойно, мы видели бы, как ярчайшая звезда на рентгеновском небе за считанные минуты становится ярче или уменьшает свой блеск. Мы видели бы игру яркости у многих рентгеновских звезд. Мы видели бы, как на небе вспыхивают и гаснут звезды — одни за секунду, другие за минуты, третьи за часы. Иные звезды видны всегда, другие — лишь несколько недель или месяцев. Мы видели бы звезду, которая вспыхивает и гаснет тысячи раз в сутки. Мы видели бы яркие туманности и огромные дуги излучения — ничего похожего нет на оптическом небосклоне. Правда, на рентгеновском небе нет яркой туманной полосы Млечного Пути -небо почти равномерно светится во всех своих частях. Мы видели бы множество слабых звезд, разбросанных по небу, и знали бы, что это очень далекие объекты — на оптическом небе невооруженный взгляд не способен их увидеть.
Рентгеновские звезды собираются в созвездия, которым никто не дал и, видимо, так и не даст на званий — поэтические времена в астрономии давно прошли. Астрономы — люди трезвые, предпочитающие точное знание поэтическим обобщениям.
Исследование рентгеновского неба принесло для нашего точного знания о Вселенной огромный материал. Особенно о тех небесных телах, которые существенно (а то и принципиально!) отличаются от обычных звезд, сияющих на оптическом ночном небе, Вероятно, в конце концов и без рентгеновских наблюдений астрономы обратили бы внимание на странные звезды Н2 Геркулеса, или НDЕ 226808, или Х Персея. Но знания наши остались бы при этом чрезвычайно неполными. Мы могли бы подозревать, что в этих системах есть нечто необычное — например, аномально большая невидимая масса. Но что происходит в окрестности этой массы? Может быть, это обычная звезда, просто ее излучение слабое и теряется на фоне первой компоненты? Вряд ли нам удалось бы узнать это. И уже совсем мы не могли бы ничего сказать о том, что происходит в центре нашей Галактики — области, не видимой в оптических лучах.
Впрочем, радиоастрономы могут сказать то же о радионебе. И в гамма-области небо тоже своеобразно и добавляет к нашим знаниям о Вселенном свою страницу.
Вселенная едина — это люди разделили излучение небесных тел на искусственные диапазоны, потому что неспособны воспринимать мир сразу во всем богатстве красок, от мягкой “акварели” радионебом до жгучих цветов гамма-лучей. Мы складываем картину Вселенной подобно мозаике, и данные рентгеновских наблюдений — лишь один из элементов. Изучение небесных тел и явлений сейчас приносит наибольшие плоды, когда все диапазоны электромагнитного спектра оказываются использованными. Всеволновая астрономия стала совершенно необходима, и она появилась.
Открытие, сделанное в каком-то одном диапазоне, сразу приводит к активизации исследований в других диапазонах. Шаровые звездные скопления изучались много лет, и неожиданностей здесь не предвиделось. Но вот были открыты в них рентгеновские источники, и шаровые скопления сразу привлекли всеобщее внимание. Резкий скачок исследований, резкий скачок в нашем понимании природы этих образований. Много лет исследовались двойные системы — кривые блеска, перетекание вещества, свойства звезд. Но вот в двойных системах были открыты рентгеновские источники, и астрофизики поняли, что знания, казавшиеся такими значительным, на самом деле малы. Последовал резкий рост числа исследований двойных систем — не только в рентгеновском, но в оптическом, инфракрасном, радиодиапазонах. Фронт науки не терпит отставания — если в одной области происходит прорыв вперед, на новые рубежи, все остальные должны не медленно подтянуться, иначе картина мира окажется клочковатой или просто противоречивой. В последние годы именно рентгеновские исследования часто были бросками в неизвестное, именно они “тянули” за собой фронт астрофизической науки.
Первое знакомство с рентгеновским небом за кончилось — так Галилей, оглядев небо в первый телескоп, понял, что перед ним новый мир, и, оправившись от потрясений, приступил к его систематическому изучению. Изучению, которое привело к современной оптической астрономии. То же пред стоит теперь и в астрономии рентгеновской.
И недалеко время, когда астрономы перестанут делить излучение на диапазоны, когда небо откроется сразу всеми цветами. Небо в рентгеновских лучах прекрасно — но мы увидим Небо и поразимся, и застынем на некоторое время, впитывая увиденное… А потом — за работу.
3. Радиоастрономия
Зарождение радиоастрономии
Декабрь 1931 года… В одной из американских лабораторий ее сотрудник Карл Янский изучает атмосферные помехи радиоприему. Нормальный ход радиопередачи на волне 14,7 м нарушен шумами, интенсивность которых не остается постоянной.
Постепенно выясняется загадочная периодичность — каждые 23 часа 56 минут помехи становятся особенно сильными. И так изо дня в день, из месяца в месяц.
Впрочем, загадка быстро находит свое решение. Странный период в точности равен продолжительности звездных суток в единицах солнечного времени. Яснее говоря, через каждые 23 часа 56 минут по обычным часам, отсчитывающим солнечное время, земной шар совершает полный оборот вокруг оси, и все звезды снова возвращаются в первоначальное положение относительно горизонта любого пункта Земли.
Отсюда Янский делает естественный вывод: досадные помехи имеют космическое происхождение. Какая-то таинственная космическая “радиостанция” раз в сутки занимает такое положение на небе, что ее радиопередача достигает наибольшей интенсивности.
Янский пытается отыскать объект, вызывающий радиопомехи И, несмотря на несовершенство приемной радиоаппаратуры, виновник найден. Радиоволны исходят из созвездия Стрельца, того самого, в направлении которого находится ядро нашей звездной системы — Галактики.
Так родилась радиоастрономия — одна из наиболее увлекательных отраслей современной астрономии.
Развитие радиоастрономии
Первые пятнадцать лет радиоастрономия почти не развивалась. Многим было еще не ясно, принесут ли радиометоды какую-нибудь существенную пользу астрономии.
Разразившаяся вторая мировая война привела к стремительному росту радиотехники. Радиолокаторы были приняты на вооружение всех армий. Их совершенствовали, всячески стремились повысить чувствительность, вовсе не предполагая, конечно, использовать радиолокаторы для исследования небесных тел.
Советские ученые академики Л.И. Мандельштам и Н.Д. Папалекси теоретически обосновали возможность радиолокации Луны еще в 1943 году.
Это было первое радиоастрономическое исследование в Советском Союзе. Два года спустя (в 1946 году) оно было проверено на практике сначала в США, а затем в Венгрии. Радиоволны, посланные человеком, достигли Луны и, отразившись от нее, вернулись на Землю, где были уловлены чувствительным радиоприемником.
Последующие десятилетия — это период необыкновенно быстрого прогресса радиоастрономии. Его можно назвать триумфальным, так как ежегодно радиоволны приносят из космоса удивительные сведения о природе небесных тел. На сравнительно коротком интервале времени, начиная с 50-х гг., в радиоастрономии достигнут большой прогресс. Разрешение от 1-10 уг. мин. дошло до 0.1 тыс.уг. сек и значительно превосходит возможности оптической астрономии. Чувствительность от 1-10 Ян повысилась до 1 мкЯн. Наблюдения проводятся в диапазоне от 0.01 до 300-400 ГГц. Одновременно принимаемая полоса частот от 100-200 кГц доведена до 1-10 ГГц. Радиоастрономия имеет сопоставимые, а по некоторым проблемам и большие по сравнению с оптикой, возможности проникновения в глубины Вселенной.
Перспективы радиоастрономических исследований
Прогресс радиоастрономических исследований определяется уровнем экспериментальной техники. Можно указать на два достижения, которые являются основой современной радиоастрономии.
Первое: разработка апертурного синтеза и синтезированных радиотелескопов, разработка радиоинтерферометров со сверхбольшой базой. Смысл этих систем состоит в том, что сигналы, принятые разными антеннами, определенным образом складываются. В итоге удается воссоздать картину, которую дала бы одна большая остронаправленная антенна. И вот результат — в радиоастрономии получена разрешающая сила в десятитысячной доли угловой секунды, что на несколько порядков выше разрешения наземных оптических телескопов.
Второе: разработка на основе ЭВМ многоканальных систем космической радиоспектроскопии, создание радиотелескопов-спектрометров. Эти инструменты позволили исследовать структуру мазерных источников, открыть в космосе более 50 различных органических молекул, в том числе сложные молекулы, состоящие более чем из десятка атомов.
Через 50 лет, надо полагать, будут открыты (если они имеются) планеты у ближайших к нам 5-10 звезд. Скорее всего их обнаружат в оптическом, инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн с внеатмосферных установок.
В будущем появятся межзвездные корабли-зонды для полета к одной из ближайших звезд в пределах расстояний 5-10 световых лет, разумеется, к той, возле которой будут обнаружены планеты. Такой корабль будет двигаться со скоростью не более 0,1 скорости света с помощью термоядерного двигателя.
В радиоастрономии будут использоваться гигантские космические системы апертурного синтеза с размерами радиотелескопов более 100 метров и расстоянием между ними до нескольких сотен тысяч километров (сейчас наибольшее расстояние между радиотелескопами ограничено размерами Земли).
В первой трети XXI в. будет обсуждаться проблема ограничения производства термоядерной энергии, которая к тому времени станет доминирующей, предпримутся также серьезные шаги, чтобы использовать фоновую энергию, существующую на Земле всегда (энергию ветра, приливов, солнечную энергию и т.п.), утилизация которой не приводит к дополнительному нагреву планеты.
Вероятно, будут построены специальные большие радиотелескопы для наблюдения и поиска электромагнитных сигналов разумного (искусственного) происхождения во всем перспективном диапазоне волн, проведены наблюдения сигналов от значительной части звезд Галактики, получит дальнейшее развитие теория возникновения и эволюции внеземных цивилизаций.
Радиоастрономия использует сейчас самые чувствительные приемные устройства и самые большие антенные системы. Радиотелескопы проникли в такие глубины космоса, которые пока остаются недосягаемыми для обычных оптических телескопов. Радиоастрономия стала неотъемлемой частью современного естествознания. Перед человечеством раскрылся радиокосмос — картина Вселенной в радиоволнах.
Как известно, успехи в радиоастрономии главным образом определяются возможностями получить высокую чувствительность и разрешающую способность. Из оптической астрономии пришло разделение инструментов на два класса: рефлекторов и рефракторов. В середине 50-х годов велась активная дискуссия, какие системы лучше развивать в радиоастрономии, где короче и дешевле путь достижения высокого разрешения и чувствительности.
Каждая наука изучает определенные явления природы, используя свои методы и средства. Для радиоастрономии объектом изучения служит весь необъятный космос, все бесчисленное множество небесных тел. Правда, это изучение несколько одностороннее — оно ведется лишь посредством радиоволн. Но и в таком “разрезе” Вселенная оказывается бесконечно многообразной, неисчерпаемой для исследователя.
4. Оптические наблюдения
Человеческому глазу доступна узкая область длин волн электромагнитного спектра излучения — от 0,39 до 0,65 мкм. Это очень небольшая щель, сквозь которую люди в течение тысячелетий заглядывали во Вселенную. Но сколько потрясших воображение открытий принесли эти наблюдения!
На протяжении нескольких тысячелетий астрономы ограничивались определением положений светил на небесной сфере и оценкой их блеска невооруженным глазом. Ныне в их распоряжении мощные приборы, позволяющие улавливать буквально отдельные кванты света, идущие от далеких звездных систем.
Некоторое время наибольшими из астрономических телескопов были 250-сантиметровый рефлектор обсерватории Маунт Вильсон и 500-сантиметровый рефлектор Паломарской обсерватории в США.
Сегодня крупнейшим в Европе является телескоп рефлектор с диаметром зеркала 600 см. Он установлен на.Северном Кавказе, вблизи станицы Зеленчукская. Вот некоторые его технические характеристики: вес зеркала около 40т, фокусное расстояние — 24 м, вес инструмента вместе с монтировкой — свыше 850 т. Телескоп вращается вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Компьютер пересчитывает координаты светила с экваториальной в горизонтальную систему координат и подаст соответствующие команды на управляющую механическую систему, вращающую инструмент вслед за этим светилом.
До последнего времени наиболее распространенной оптической системой телескопов была система Кассегрена В таком телескопе главное зеркало имеет форму параболоида. Отразившись от него, световые лучи возвращаются сходящимся пучком назад, попадают на меньшее выпуклое гиперболическое зеркало, опять изменяют направление своего движения и, пройдя через отверстие в главном зеркале, собираются позади него в фокальной плоскости.
Несколько лет назад в США (обсерватория Китт-Пик), а затем в Австралии (обсерватория Сайдинг-Спринг) введены в действие телескопы системы Ричи-Кретьена с диаметрами зеркал 400 см. В этой системе как главное, так и вспомогательное зеркала имеют гиперболическую форму. Это значительно уменьшает длину трубы телескопа, облегчает его монтировку, а диаметр поля зрения увеличивается в 5-10 раз Аналогичный телескоп установлен в Канаде на горе Кобау. В Чили американские ученые устанавливают телескоп этой же системы с диаметром главного зеркала 400 см, а на так называемой Объединенной Европейской обсерватории (там же) устанавливается телескоп с диаметром 360 см. Отметим, что стоимость 4-метрового гиганта оценивается в 10 млн. долларов.
Сейчас в разных странах строится около 8 телескопов с D>3 м и более, 20 — с D>1 м. В частности, мощность современного телескопа оценивается такой цифрой: в 6-метровый телескоп можно увидеть звезды до 24m. Световой поток от этих объектов в 6 млн. раз меньше, чем от звезд 6-й величины.
Теперь в мире насчитывается около 1000 астрономических обсерваторий и станций наблюдений за искусственными спутниками Земли. Почти 100 из них — в России. Своими исследованиями приобрели мировое признание Пулковская астрономическая обсерватория, Крымская астрофизическая обсерватория, Бюраканская астрофизическая обсерватория, Государственный астрономический институт имени Штернберга (Москва) и многие другие.
На миллиарды световых лет (световой год — это, 9.460 Х 1012 км) проникает сейчас во Вселенную глаз наблюдателя. Самые слабые объекты, доступные современным телескопам, имеют примерно 24-ю звездную величину. Самое яркое светило на небе (исключая Солнце и Луну) — планета Венера — в периоды наибольшей яркости имеет звездную величину, равную -4. Значит, блеск слабейшей из галактик в 150 миллиардов раз меньше блеска Венеры. Таков “проницающий взгляд” оптической астрономии.
5. Другие методы наблюдений
Обо всем, что происходит вокруг нас, о далеких звездных и галактических мирах рассказывают нам световые лучи. Но в наше время визуальные наблюдения небесных светил проводятся очень редко. Более эффективными оказались фотографические и фотоэлектрические методы наблюдений. Возможности фотографического метода действительно сказочные: ведь при длительном фотографировании количество квантов, поглощенных фотоэмульсией, возрастает. В частности, при помощи 6-метрового телескопа можно получить изображения звезд до 20m при экспозиции всего 10 минут. К тому же на одной пластинке фиксируются изображения многих тысяч объектов, каждый из которых в свое время может стать чем-то интересным.
В последние годы все больше используется фотоэлектрический метод pегистрации слабых световых потоков. В этом случае пучок света направляется не на фотопластинку, а на фотокатод (металлическую пластинку, вмонтированную в стеклянный баллон). Для астрономических наблюдений сегодня используются очень чувствительные фотоумножители, способные регистрировать очень слабые световые потоки. Так, современные фотоумножители, установленные на 5 метровом телескопе, регистрируют быстрые изменения яркости объектов до 24-й видимой величины.
Огромный выигрыш во времени фотографирования слабых объектов дают электронно-оптические преобразователи (ЭОП). Очень перспективным оказался телевизионный метод.
Большое значение имеет исследование химического состава звезд путем тщательного анализа их спектров. При этом необходимо учитывать температуру и давление в поверхностных слоях звезд, которые также получают из спектров. Вообще спектрографические наблюдения дают наиболее полную информацию об условиях, господствующих в звездных атмосферах.
Заключение
2000 лет тому назад расстояние Земли от Солнца, согласно Аристарху Самосскому, составляло около 361 радиуса Земли, т.е. около 2.300.000 км. Аристотель считал, что “сфера звезд” размещается в 9 раз дальше. Таким образом, геометрические масштабы мира 2000 лет тому назад “измерялись” величиной в 20.000.000 км.
При помощи современных телескопов астрономы наблюдают объекты, находящиеся на расстоянии около 10 млрд. световых лет, что составляет 9,5-1022 км. Таким образом, за упомянутый промежуток времени масштабы мира “выросли” в 5-1015 раз.
Согласно византийским христианским богословам (середина IV столетия н.э.) мир был создан 5508 лет до н.э., т.е. менее чем 7,5 тыс. лет тому назад.
Современная астрономия дала доказательства того, что уже около 10 млрд. лет тому назад доступная для астрономических наблюдений Вселенная существовала в виде гигантской системы галактик. Масштабы во времени “выросли” в 13 млн. раз.
Но главное, конечно, не в цифровом росте пространственных и временных масштабов, хотя и от них захватывает дыхание. Главное в том, что человек, наконец, вышел на широкий путь понимания действительных законов мироздания.
Список литературы
Шкловский И.С… Вселенная, жизнь, разум. М.: “Наука” 1980 г.
Бакулин К.М. Курс общей астрономии. М. 1987 г.
Климишин И. А… Астрономия вчера и сегодня. Киев. 1977 г.
www.ronl.ru
Разделы: Математика, Астрономия
Цель данных занятий – познакомить с природой планет и звезд, строением Солнечной системы и звездных систем, научить правильно объяснять многие наблюдаемые астрономические явления, определять расстояния до небесных тел, их размеры. При этом сознательно выделены именно элементарные математические формулы и расчеты, приводимые для подтверждения строгости и логичности астрономии и ее достижений. На основе этих расчетов обучающиеся смогут самостоятельно провести аналогичные вычисления. Это продиктовало выбор задач, предлагаемых для решения.
При отборе учебного материала важное значение имеет выявление нравственного, эстетического содержания разнообразных астрономических явлений, что прослеживается как в теоретической части, так и при решении задач.
Учащимся нужно показывать, что ценность науки определяется не только тем, что она помогает создать материальные блага, среди которых мы живем. Наука формирует и интеллектуальную атмосферу.
Предмет астрономии исключен из школьного курса общеобразовательных школ. Однако в реальной жизни мы постоянно сталкиваемся с элементами астрономии. Поэтому возникла необходимость познакомить обучающихся с основными понятиями и определениями астрономии, показать неизменную связь астрономии с математикой. В процессе изучения данного курса обучающиеся учатся не бояться «больших чисел», используют координатную плоскость для построения созвездий, знакомятся с основными характеристиками звезд, планет Солнечной системы, созвездий и т.п. При изучении полезно сделать акцент на самостоятельной работе, ограничившись только небольшими вводными определениями и понятиями, но с последующим обсуждением результатов.
В астрономии и в математике, либо в этих областях одновременно мы обнаружим довольно интересные зависимости. Разумеется, явления, охватывающие несколько областей, оказываются значительно богаче и интереснее. И дело не в том, что возрастает число возможных взаимосвязей между элементами астрономии или математики, а в том, что обогащается сам метод изучения происходящих в них явлений.
Цели обучения спецкурса
Данный курс разработан для обучающихся 9 классов общеобразовательных школ. Уровень изложения курса скорректирован с учетом способностей учащихся по данной тематике. Изучение вопросов начинается с разъяснения понятий.
Учебно-тематический план
| № | Наименование разделов и тем | Количество часов | Формы контроля | ||
| всего | лекция | практика | |||
| 1. | Введение в астрономию. Строение Солнечной системы. | 3 ч | 2 ч | 1ч | реферат |
| 2. | Солнце и звезды. Планеты и их спутники. | 2 ч | 1 ч | 1 ч | |
| 3. | Решение задач. | 3 ч | 3 ч | Из них 1 час – подготовка к зачетной работе. | |
| 4 | Зачетная работа | 1ч | |||
| Итого | 9ч | ||||
Содержание программы
Введение в астрономию. Строение Солнечной системы. Что изучает астрономия, ее значение. Связь астрономии с другими науками. Движение планет. Сидерические (звездные) и синодические периоды обращения планет. Законы Кеплера – законы движения небесных тел. Обобщение и уточнение Ньютоном законов Кеплера. Определение расстояний до тел Солнечной системы и размеров этих тел. Пространственные скорости звезд.
Солнце и звезды. Планеты и их спутники. Физическая природа тел Солнечной системы, их происхождение. Земля – Луна. Планеты земной группы (Меркурий, Венера, Марс). Планеты – гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон). Солнце.
Решение задач. Итоговое занятие – зачетная работа.
Перечень ключевых слов:
Список литературы:
Приложение
Поделиться страницей:xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Астрономия — наука о расположении, строении, свойствах, происхождении, движении и развитии космических тел(звезд, планет, метеоритов и т.п.) образованных ими систем ((звездные скопления, галактики и т.п.) и всей Вселенной в целом.
Как наука, астрономия основывается прежде всего на наблюдениях. В отличие от физиков астрономы лишены возможности ставить эксперименты. Практически всю информацию о небесных телах приносит нам электромагнитное излучение. Только в последние сорок лет отдельные миры стали изучать непосредственно: зондировать атмосферы планет, изучать лунный и марсианский грунт.
Астрономия тесно связана с другими науками, прежде всего с физикой и математикой, методы которых широко применяются в ней. Но и астрономия является незаменимым полигоном, на котором проходят испытания многие физические теории. Космос — единственное место, где вещество существует при температурах в сотни миллионов градусов и почти при абсолютном нуле, в пустоте вакуума и в нейтронных звездах. В последнее время достижения астрономии стали использоваться в геологии и биологии, географии и истории. Что изучает астрономия
Астрономия изучает Солнце и звезды, планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, туманности, звездные системы и материю, заполняющую пространство между звездами и планетами, в каком бы состоянии эта материя ни находилась. Изучая строение и развитие небесных тел, их положение и движение в пространстве, астрономия в конечном итоге дает нам представление о строении и развитии Вселенной в целом. Слово «астрономия» происходит от двух греческих слов: «астрон» — звезда, светило и «номос» — закон. При изучении небесных тел астрономия ставит перед собой три основные задачи, требующие последовательного решения:
1. Изучение видимых, а затем и действительных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы.
2. Изучение физического строения небесных тел, т.е. исследование химического состава и физических условий (плотности, температуры и т.п.) на поверхности и в недрах небесных тел.
3. Решение проблем происхождения и развития, т.е. возможной дальнейшей судьбы отдельных небесных тел и их систем.
Вопросы первой задачи решаются путем длительных наблюдений, начатых еще в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для небесных тел, сравнительно близких к Земле.
О физическом строении небесных тел мы знаем гораздо меньше. Решение некоторых вопросов, принадлежащих второй задаче, впервые стало возможным немногим более ста лет назад, а основных проблем — лишь в последние годы.
Что изучает астрономия
Астрономия изучает Солнце и звезды, планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, туманности, звездные системы и материю, заполняющую пространство между звездами и планетами, в каком бы состоянии эта материя ни находилась. Изучая строение и развитие небесных тел, их положение и движение в пространстве, астрономия в конечном итоге дает нам представление о строении и развитии Вселенной в целом. Слово «астрономия» происходит от двух греческих слов: «астрон» — звезда, светило и «номос» — закон. При изучении небесных тел астрономия ставит перед собой три основные задачи, требующие последовательного решения:
1. Изучение видимых, а затем и действительных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы.
2. Изучение физического строения небесных тел, т.е. исследование химического состава и физических условий (плотности, температуры и т.п.) на поверхности и в недрах небесных тел.
3. Решение проблем происхождения и развития, т.е. возможной дальнейшей судьбы отдельных небесных тел и их систем.
Вопросы первой задачи решаются путем длительных наблюдений, начатых еще в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для небесных тел, сравнительно близких к Земле.
О физическом строении небесных тел мы знаем гораздо меньше. Решение некоторых вопросов, принадлежащих второй задаче, впервые стало возможным немногим более ста лет назад, а основных проблем — лишь в последние годы.
Подразделение астрономии
Современная астрономия подразделяется на ряд отдельных разделов, которые тесно связаны между собой, и такое разделение астрономии, в известном смысле, условно. Главнейшими разделами астрономии являются:
1. Астрометрия — наука об измерении пространства и времени. Она состоит из: а) сферической астрономии, разрабатывающей математические методы определения видимых положений и движений небесных тел с помощью различных систем координат, а также теорию закономерных изменений координат светил со временем; б) фундаментальной астрометрии, задачами которой являются определение координат небесных тел из наблюдений, составление каталогов звездных положений и определение числовых значений важнейших астрономических постоянных, т.е. величин, позволяющих учитывать закономерные изменения координат светил; в) практической астрономии, в которой излагаются методы определения географических координат, азимутов направлений, точного времени и описываются применяемые при этом инструменты.
2. Теоретическая астрономия дает методы для определения орбит небесных тел по их видимым положениям и методы вычисления эфемерид (видимых положений) небесных тел по известным элементам их орбит (обратная задача).
3. Небесная механика изучает законы движений небесных тел под действием сил всемирного тяготения, определяет массы и форму небесных тел и устойчивость их систем. Эти три раздела в основном решают первую задачу астрономии, и их часто называют классической астрономией.
4. Астрофизика изучает строение, физические свойства и химический состав небесных объектов. Она делится на: а) практическую астрофизику, в которой разрабатываются и применяются практические методы астрофизических исследований и соответствующие инструменты и приборы; б) теоретическую астрофизику, в которой на основании законов физики даются объяснения наблюдаемым физическим явлениям. Ряд разделов астрофизики выделяется по специфическим методам исследования. О них будет сказано в § 101,
5. Звездная астрономия изучает закономерности пространственного распределения и движения звезд, звездных систем и межзвездной материи с учетом их физических особенностей. В этих двух разделах в основном решаются вопросы второй задачи астрономии.
6. Космогония рассматривает вопросы происхождения и эволюции небесных тел, в том числе и нашей Земли.
7. Космология изучает общие закономерности строения и развития Вселенной.
На основании всех полученных знаний о небесных телах последние два раздела астрономии решают ее третью задачу.
История
Астрономия — наиболее древняя среди естественных наук. Она была высоко развита вавилонянами и греками — гораздо больше, нежели физика, химия и техника. В древности и средние века не одно только чисто научное любопытство побуждало производить вычисления, копирование, исправления астрономических таблиц, но прежде всего тот факт, что они были необходимы для астрологии. Вкладывая большие суммы в построение обсерваторий и точных инструментов, власть имущие ожидали отдачи не только в виде славы покровителей науки, но также в виде астрологических предсказаний. Сохранилось лишь очень небольшое число книг тех времен, свидетельствующих о чисто теоретическом интересе учёных к астрономии; большинство книг не содержит ни наблюдений, ни теории, а лишь таблицы и правила их использования. Одно из немногих исключений — «Альмагест» Птолемея, написавшего, однако, также и астрологическое руководство «Тетрабиблос».
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 опубликовал закон всемирного тяготения.
Новая астрономия получила возможность изучать не только видимые, но и действительные движения небесных тел. Ее многочисленные и блестящие успехи в этой области увенчались в середине XIX в. открытием планеты Нептун, а в наше время — расчетом орбит искусственных небесных тел.
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.
www.ronl.ru
.
Все повторяется в небе над нами: каждую ночь восходят и заходят звезды, меняются лунные фазы, Солнце находит свой путь между звезд. Скорее всего, именно эти закономерности были открыты первыми астрономами, сидевшими у первобытного костра. Движение Луны (точнее, периодичность смены лунных фаз) было положено в основу первого лунного календаря, затем было открыто движение Солнца по зодиаку, и появился солнечный год. В это же время достигла расцвета и «небесная» мифология: первобытные люди обожествляли Солнце, Луну и другие светила, совершали различные обряды, чтобы задобрить небесных богов и помочь им преодолеть все трудности.
За несколько тысяч лет до нашей эры в долинах крупных рек (Нил, Тигр и Евфрат, Инд и Ганг, Янцзы и Хуанхэ) осели земледельцы. Календарь, составлявшийся жрецами Солнца и Луны, стал играть важнейшее значение в их жизни. Наблюдения за светилами жрецы проводили в древних обсерваториях, одновременно бывших и храмами. Их изучает археоастрономия. Археологи нашли довольно много подобных обсерваторий. Простейшие из них – мегалиты – представляли собой один (менгиры) или несколько (дольмены, кромлехи) камней, расположенных в строгом порядке друг относительно друга. Мегалиты отмечали места восхода и захода светил в определенное время года. Раньше считалось, что их возвели древние кельты, но сейчас доказано, что мегалиты появились в Европе намного раньше индоарийских племен (древнейший из них – Нью-Грейндж – датируется 3000 г. до н.э.), а друиды только поклонялись этим «волшебным» сооружениям.
Одним из самых известных сооружений древности является Стоунхендж, расположенный в Южной Англии. По легенде, его за одну ночь воздвиг волшебник Мерлин. Обсерватория представляет собой 30 вкопанных камней высотой более 5 м с положенными сверху плитами, составлявшие кольцо диаметром почти 30 м. Внутри него располагались еще несколько камней, вокруг сооружения были кольца лунок. Сейчас ученые полагают, что Стоунхендж строился в несколько этапов между 1900 и 1600 гг. до н.э. Его основная функция – наблюдение Солнца и Луны, определение дней зимнего и летнего солнцестояний, предсказание лунных и солнечных затмений. В трех километрах от Стоунхенджа были найдены остатки древней постройки, напоминавшей его по своей планировке, но выполненной из дерева. Считают, что Вудхендж был гигантским макетом, опираясь на который строители сумели построить Стоунхендж.
www.astrogalaxy.ru/foto001/fales.jpgВ Древнем Египте существовала сложная религия с большим количеством богов, тесно связанных с небесными светилами. Особенно почитался бог Солнца Ра. Важнейшее событие в жизни сельскохозяйственной страны – разлив Нила – определялось по восходу Сириуса и летнему солнцестоянию. В Египте существовал лунно-солнечный календарь, деливший год на 365 суток и 12 месяцев. День и ночь делились на 12 часов. Египтяне делили небо на созвездия, знали о существовании планет, умели определять высоту Солнца, используя гномон. Египетская астрономия стала фундаментом, на котором греческие ученые позднее построили свою систему мира.
Астрономия Междуречья началась с шумерских башен-зиккуратов, служивших обсерваториями. Жрецы фиксировали движение планет, даты затмений, появление комет. Ко времени завоевания Вавилона Персией, астрономия и астрология стали важнейшими государственными науками, страна была покрыта сетью обсерваторий. К концу IV века до н.э. месопотамские ученые создали теорию движения Луны и планет, открыли сарос, ввели эклиптику и зодиак. О китайской астрономии европейцы почти ничего не знали. Китайцы умели предсказывать затмения, составили точный календарь, разделили небо на созвездия, изобрели гномон, солнечные и водяные часы, компас. А наблюдения за переменными звездами, солнечными пятнами, кометами представляют ценность и до сих пор. В 1054 году в китайских летописях появилось упоминание о знаменитой сверхновой Тельца, породившей Крабовидную туманность, (см. изображ. ниже)
Достижения астрономии Нового Света (майя, ацтеков и инков) были большей частью уничтожены и забыты сначала в череде междоусобных войн, а затем в ходе испанской конкисты. Известно, что жрецы майя умели предсказывать затмения и составили очень точный календарь. Новый толчок астрономия получает, когда на европейском континенте возникает греческая цивилизация. Богатая мифологическими традициями, она заложила основы современного научного мышления. Греки (а вслед за ними и римляне) использовали лунно-солнечный календарь, однако дополнительные дни вставлялись беспорядочно; часто при этом преследовались политические или экономические цели. Поэтому в 46 г. до н.э. Юлий Цезарь вводит юлианский календарь.
Первым греческим астрономом можно считать Фалеса Милетского, предсказавшего солнечное затмение. Он жил в VI в. до н.э. Фалес стоял на позициях геоцентризма. Приверженцем идеи эволюции (а не сотворения) мира был Анаксимандр. В V в. до н.э. в греческих умах господствовали две противоположные теории: Анаксагора, стоявшего на позициях универсальной бесконечно делимой материи, и Демокрита – ученого и философа, введшего понятие атома. На рубеже пятого и четвертого веков впервые появляется идея шарообразности Земли – сначала у пифагорейцев, а затем у Парменида. У знаменитого афинского мыслителя Платона мы встречаем описание единого Бога – создателя Вселенной.
В это время греки всерьез задумывались о теории планетного движения. Первую попытку научного решения этой проблемы предпринял Евдокс Книдский. Живший в IV в. до н.э. Аристотель остановил Землю, поставив ее в центр вечного и неизменного мира. Аристотель указывал также на шарообразность Земли (приводя в виде аргумента круглую форму земной тени во время лунного затмения) и на ее небольшие по сравнению с расстоянием до звезд размеры. Живший в Египте Эратосфен впервые произвел измерение диаметра Земли, получив около 40 000 км – удивительная по тем временам точность! Подлинную революцию в античном мире мог бы совершить Аристарх Самосский. В его теории Земля вращалась вокруг своей оси, что объясняло смену дня и ночи, а центральное место Земли во Вселенной заняло Солнце. Эта теория получила название гелиоцентрической. Однако понадобились тысячелетия, прежде чем она смогла восторжествовать.
Первым человеком, занимавшимся систематическими наблюдениями светил, стал Гиппарх. Он ввел параллели и меридианы, составил первый звездный каталог и открыл явление прецессии. Гиппарх первым правильно оценил расстояние от Земли до Луны. Его последователь – Александрийский ученый Птолемей (См. изображ. слева) – написал самый значительный астрономический труд античности – «Альмагест», в котором систематизировал все астрономические знания своей эпохи и описал собственную геоцентрическую теорию мира, которая господствовала в европейской философии на протяжении следующих пятнадцати веков.
Знания умирающей античной цивилизации приняли арабские завоеватели. Живший на рубеже первого и второго тысячелетий в Хорезме Бируни раскрыл природу Млечного Пути, говорил о звездах как о чудовищно далеких солнцах. Но самым известным из астрономов Востока был внук Тамерлана Улугбек. Он построил крупнейшую обсерваторию своего времени, в которой уточнил многие астрономические данные.
www.ronl.ru
Доклад по Астрономии.
Ученика11 класса “Б”
ЛомтеваНиколая
/>
Астрономия в древности.
Трудно точносказать, когда именно зародилась астрономия: до нас почти не дошли сведения,относящиеся к доисторическим временам. В ту отдаленную эпоху, когда люди былисовершенно бессильны перед природой, возникла вера в могущественные силы,которые будто бы создали мир и управляют им, на протяжении многих вековобожествлялась Луна, Солнце, планеты. Об этом мы узнаем из мифов всех народовмира.
Первые представленияо мироздании были очень наивными, они тесно переплетались с религиознымиверованиями, в основу которых было положено разделение мира на две части — земную и небесную. Если сейчас каждый школьник
знает, что Земля самаявляется небесным телом, то раньше “земное” противопоставлялось “небесному”.Думали, что существует “твердь небесная”, к которой прикреплены звезды, а Землюпринимали за неподвижный центр мироздания.
Геоцентрическая система мира.
Гиппарх, александрийскийученый, живший во 2 веке до н. э., и другие астрономы его времени уделялимного внимания наблюдениям за движением планет.
Эти движения представлялисьим крайне запутанными. В самом деле, направления движения планет по небу какбы описывают по небу петли. Эта кажущаяся сложность в движении планетвызывается движением Земли вокруг Солнца — ведь мы наблюдаем планеты с Земли,которая сама движется. И когда Земля “ догоняет” другую планету, то кажется,что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древниеастрономы думали, что планеты действительно совершают такие сложные движениявокруг Земли.
Во 2 веке н.э.александрийский астроном Птолемей выдвинул свою “систему
мира”. Он пытался объяснитьустройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет.
Считая Землюшарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет итем более звезд. Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля — неподвижный центр Вселенной. Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной,его система мира была названа геоцентрической.
Вокруг земли поПтолемею, движутся ( в порядке удаленности от Земли) Луна,
Меркурий, Венера, Солнце,Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, тодвижение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движетсяне вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется покругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокругдвижущейся точки, Птолемей назвал эпициклом , а круг, по которомудвижется точка около Земли ,- деферентом.
Труднопредставить, чтобы в природе совершались такие запутанные движения, да ещевокруг воображаемых точек. Такое искусственное построение потребовалосьПтолемею для того чтобы, основываясь на ложном представлении о неподвижностиЗемли, расположенной в центре Вселенной, объяснить видимую сложность движенияпланет.
Птолемей былблестящим для своего времени математиком. Но он разделял взгляд Аристотеля,который считал, что Земля неподвижна и только она может быть центром Вселенной.
Система мираАристотеля-Птолемея казалась современникам правдоподобной. Она давалавозможность заранее вычислять движение планет на будущее время — это былонеобходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Этуложную систему признавали почти полторы тысячи лет.
Также эту системупризнавало Христианская религия. В основу своего миропонимания христианствоположило библейскую легенду о сотворении мира Богом за шесть дней. По этойлегенде Земля является “сосредоточием” Вселенной, а небесные светила созданыдля того, чтобы освещать Землю и украшать небесный свод. Всякое отступление отэтих взглядов христианство беспощадно преследовало. Система мира Аристотеля — Птолемея, ставившая Землю в центр мироздания, как нельзя лучше отвечалахристианскому вероучению.
Таблицы,составленные Птолемеем, позволяли определить заранее положение планет на небе.Но с течением времени астрономы обнаружили расхождение наблюдаемых положенийпланет с предвычисленными. На протяжении веков думали, что система мираПтолемея просто недостаточно совершенна и пытаясь усовершенствовать ее, вводилидля каждой планеты новые и новые комбинации круговых движений.
Гелиоцентрическая система мира.
Свою систему миравеликий польский астроном Николай Коперник (1473-1543)
изложил в книге “О вращенияхнебесных сфер”, вышедшей в год его смерти. В этой книге он доказал, чтоВселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия.
Во все странахпочти полтора тысячелетия владело умами людей ложное учение Птолемея, которыйутверждал, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной. ПоследователиПтолемея в угоду церкви придумывали все новые “разъяснения” и “доказательства”движения планет вокруг Земли, чтобы сохранить “истинность” и “святость” еголожного учения. Но от этого система Птолемея становилась все более надуманной иискусственной.
Задолго доПтолемея греческий ученый Аристарх утверждал, что Земля движется вокруг Солнца.Позже, в средние века, передовые ученые разделяли точку зрения Аристарха остроении мира и отвергали ложное учение Птолемея. Незадолго до Коперникавеликие итальянские ученые Николай Кузанский и Леонардо да Винчи утверждали,что Земля движется, что она совсем не находится в центре Вселенной и незанимает в ней исключительного положения.
Почему же,несмотря на это, система Птолемея продолжала господствовать?
Потому, что она опиралась навсесильную церковную власть, которая подавляла свободную мысль, мешала развитиюнауки. Кроме того, ученые, отвергавшие учение Птолемея и высказывавшиеправильный взгляды на устройство Вселенной, не могли еще их убедительнообосновать.
Это удалосьсделать только Николаю Копернику. После тридцати лет упорнейшего труда, долгихразмышлений и сложных математических вычислений он показал, что Земля — толькоодна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца.
Своей книгой онбросил вызов церковным авторитетам, разоблачая их полное невежество в вопросахустройства Вселенной.
Коперник не дожилдо того времени, когда его книга распространилась по всему свету, открываялюдям правду о Вселенной. Он был при смерти, когда друзья принесли и вложили вего холодеющие руки первый экземпляр книги.
Коперник родилсяв 1473 г. в польском городе Торуни. Он жил в трудное время, когда Польша и еесосед — Русское государство — продолжало вековую борьбу с захватчиками — тевтонскими рыцарями и татаро-монголами, стремившимися поработить славянскиенароды.
Коперник ранолишился родителей. Его воспитал дядя по матери Лукаш Ватцельроде — выдающийсяобщественно-политический деятель того времени. Жажда знаний владела Коперникомс детства, Сначала он учился у себя на родине. Потом продолжал образование витальянских университетах, Конечно, астрономия там изучалась по Птолемею, ноКоперник тщательно изучал и все сохранившиеся труды великих математиков иастрономию древности. У него уже тогда возникли мысли о правоте догадокАристарха, о ложности системы Птолемея. Но неодной астрономией занимался Коперник.Он изучал философию, право, медицину и вернулся на родину всестороннеобразованным, для своего времени, человеком.
По возвращении изИталии Коперник поселился в Вармии — сначала в городе Лицбарке, потом вФромборке, Деятельность его была необычайно разнообразно. Он принимал самоеактивное участие в управлении областью: ведал ее финансовыми, хозяйственными идругими делами. В то же время Коперник неустанно размышлял над истиннымустройством солнечной системы и постепенно пришел к своему великому открытию.
Что же заключаетв себе книга Коперника “ О вращении небесных сфер” и почему она нанесла такойсокрушительный удар по системе птолемея, которая со всеми изъянами держаласьчетырнадцать веков под покровительством всесильной в ту эпоху церковной власти? В этой книге Николай Коперник утверждал, что Земля и другие планеты — спутникисолнца. Он показал, что именно движение Земли вокруг солнца и ее суточнымвращением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца, страннаязапутанность в движении планет и видимое вращение небесного свода.
Гениально простоКоперник объяснял, что мы воспринимаем движение далеких небесных тел так же,как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся вдвижении.
Мы скользим влодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней неподвижны,а берега “плывут” в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, чтоСолнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что на нейнаходится, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот посвоей орбите.
И точно так же,когда Земля в своем движении вокруг Солнца обгоняет другую планету, намкажется, что планета движется назад, описывая петлю на небе. В действительностипланеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной, хотя и не идеальнокруговой формы, не делая никаких петель. Коперник, как и древнегреческиеученые, что орбиты, по которым движутся планеты, могут быть только круговыми.
Спустя тричетверти века немецкий астроном Иоганн Кеплер, продолжатель дела Коперника,доказал, что орбиты всех планет представляют собой вытянутые окружности — эллипсы.
Звезды Коперниксчитал неподвижными. Сторонники Птолемея настаивали на неподвижности Земли,утверждали, что если бы Земля двигалась в пространстве, то при наблюдении небав разное время нам должно было бы казаться, что звезды смещаются, меняют своеположение на небе. Но таких смещений звезд за много веков не заметил ни одинастроном. Именно в этом сторонники учения Птолемея хотели видеть доказательствонеподвижности Земли.
Однако Коперникутверждал, что звезды находятся на невообразимо огромных расстояниях. Поэтомуничтожные смещения их не могли быть замечены. Действительно, расстояния от насдаже до ближайших звезд оказались настолько большими, что еще спустя три векапосле Коперника они поддавались точному определению. Только в 1837 г. русскийастроном Василий Яковлевич Струве положил начало точному определению расстоянийдо звезд.
Понятно, какоепотрясающее впечатление должна была произвести книга, в которой Коперникобъяснил мир, не считаясь с религией и даже отвергая всякий авторитет церкви вделах науки. Деятели церкви не сразу поняли, какой удар по религии наноситнаучный труд Коперника, в котором он низвел Землю на положение одной из планет.Некоторой время книга свободно распространялась среди ученых. Прошло не многолет, и революционное значение великой книги проявилось
в полной мере. Выдвинулисьдругие крупные ученые — продолжатели дела Коперника. Они развивали ираспространяли идею бесконечности Вселенной, в которой Земля — как бы песчинка,а миров — бесчисленное множество. С этого времени церковь начала ожесточенноепреследование сторонников учения Коперника.
Новое учение осолнечной системе -гелиоцентрическое — утверждалось в жесточайшей борьбес религией. Учение Коперника подрывало самые основы религиозного мировоззренияи открывало широкий путь к материалистическому, подлинно научному познаниюявлений природы.
Во второйполовине 16 века учение Коперника нашло своих сторонников среди передовых ученыхразных стран. Выдвинулись и такие ученые, которые не только пропогандировалиучение Коперника, но углубляли и расширяли его.
Коперник полагал,что Вселенная ограничена сферой неподвижных звезд, которые расположены наневообразимо огромных, но все-таки конечных расстояниях от нас и от Солнца. Вучении Коперника утверждалась огромность Вселенной и бесконечность ее. Коперниктакже впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечнойсистемы, но и определил относительные расстояния планет от солнца и вычислилпериод их обращения вокруг него.
Становление гелиоцентрического мировоззренния.
Учение Коперникабыло признано не сразу. Мы знаем: что по приговору инквизиции в 1600 году былсожжен в Риме выдающийся итальянский философ, последователь Коперника ДжорданоБруно (1548-1600). Бруно, развивая учение Коперника, утверждал, что воВселенной нет и не может быть центра, что Солнце — это только центр Солнечнойсистемы. Он также высказывал гениальную догадку о том, что звезды — такие жесолнца, как наше, причем вокруг бесчисленных звезд движутся планеты, на многихиз которых существует разумная жизнь. Ни пытки, ни костер инквизиции не сломиливолю Джордано Бруно, не заставили его отречься от нового учения.
В 1609 году ГалилеоГалилей (1564-1642) впервые направил на небо телескоп и сделал открытия,наглядно подтверждающие открытия Коперника. На Луне он увидел горы. Значит,поверхность Луны в какой-то степени сходна с земной и не существуетпринципиального различия между “земным” и “небесным”. Галилей открыл четыреспутника Юпитера. Их движение вокруг Юпитера опровергло ошибочное представлениео том, что только Земля может быть центром небесных тел. Галилей обнаружил, чтоВенера, подобно Луне, меняет свои фазы. Следовательно, Венера — шарообразноетело, которое светит отраженным солнечным светом. Изучая особенности изменениявида Венеры, Галилей сделал правильный вывод о том, что она движется не вокруг Земли, а вокруг Солнца. НА Солнце, олицетворявшем “небесную чистоту”, Галилейоткрыл пятна и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается вокруг своейоси. Значит, различным небесным телам, например Солнцу, присуще осевоевращение. Наконец, он обнаружил, что Млечный путь — это множество слабых звезд,не различимых невооруженным глазом. Следовательно, Вселенная значительнограндиознее, чем думали раньше, и крайне наивно было предполагать, что она засутки совершает полный оборот вокруг маленькой Земли.
Открытие Галилеяумножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременнозаставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 году книгаКоперника “ О вращениях небесных сфер” была внесена в список запрещенных книг,а изложенное в ней противоречащим Священному Писанию. Галилею запретилипропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 году ему все-таки удалосьопубликовать книгу “Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой икоперниковой”, в которой он сумел убедительно показать истинностьгелиоцентрической системы, чем и навлек на себя гнев католической церкви. В1633 году Галилей предстал перед судом инквизиции. Престарелого ученогозаставили подписать “отречение” от своих взглядов и до конца жизни держали поднадзором инквизиции. Лишь в 1992 году католическая церковь окончательнооправдала Галилея.
Казнь Бруно,официальный запрет учения Коперника, суд над Галилеем не смогли остановитьраспространение коперничества. В Австрии Иоганн Кеплер (1571-1630)развил учение Коперника, открыв законы движения планет. В Англии ИсаакНьютон (1643-1727) опубликовал свой знаменитый закон всемирного тяготения.В России учение Коперника смело поддерживал М.В.Ломоносов (1711-1765),который открыл атмосферу на Венере, защищал идею о множественности обитаемыхмиров.
www.ronl.ru
В.Г.Сурдин, ГАИШ МГУ, г. Москва
Кто и где работает?
Астрономия замечательна тем, что звездное небо — предмет ее исследования — доступно в любом месте на Земле. В связи с этим серьезные и полезные для науки наблюдения часто проводят не только профессиональные астрономы, но и любители. Обычно любители астрономии объединяются в кружки и клубы при Домах творчества молодежи, планетариях, пединститутах и связываются с ближайшими астрономическими центрами для консультаций. Очень часто юные любители астрономии, получив высшее образование, становятся профессиональными астрономами.
В нашей стране астрономов готовят на физических или механико-математических факультетах Московского, Санкт-Петербургского, Казанского, Екатеринбургского и некоторых других университетов. Ежегодно подготавливают около 100 специалистов, которые затем работают в обсерваториях и академических институтах, в университетах, пединститутах и других организациях, занятых изучением или использованием космического пространства. Всего в пределах бывшего СССР сейчас работает около 2000 астрономов.
Главные «места обитания» астрономов в России — это Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга (ГАИШ МГУ), Институт космических исследований, Институт астрономии и Физический институт АН России, Главная астрономическая обсерватория (Пулковская) и Специальная астрофизическая обсерватория (на Северном Кавказе) АН России.
Во всем мире профессиональных астрономов приблизительно 10 тысяч. Поскольку многие из них изучают одни и те же объекты (например, Солнце, планеты, вспышки новых и сверхновых звезд), им необходима связь для координации совместных работ. Ее осуществляет Международный астрономический союз, а также астрономические общества и ассоциации разных стран: Американское астрономическое общество, Королевское астрономическое общество Великобритании, Европейское астрономическое общество и др.
В России также есть Астрономическое общество, объединяющее профессиональных ученых, и Астрономо-геодезическое общество, объединяющее в основном любителей. Научные работы по астрономии публикуются в специальных журналах и сборниках. В России это «Астрономический журнал», «Письма в Астрономический журнал», «Астрономический вестник», параллельно выходящие на русском и английском языках, а также «Astronomical and Astrophysical Transactions» на английском. Некоторые обсерватории и университеты публикуют свои «Труды», «Вестники» и сборники работ. Для любителей астрономии выходит журнал «Земля и Вселенная», а в последнее время появляются и новые журналы, среди которых особо отметим «Звездочет».
Чем занимаются?
Молодежь, увлеченная астрономией, не всегда четко понимает круг уже решенных наукой задач и проблем, над которыми работают ученые. Хотя коротко об этом рассказать нелегко, все же укажем основные достижения (!) астрономов и волнующие их проблемы (?).
В планетной астрономии
! Построена релятивистская те ория движения планет, позволяющая вычислять положение планет в пространстве на многие тысячелетия вперед и назад во времени.
! В общих чертах исследована природа всех планет, а поверхности Луны, Венеры и Марса подвергнуты прямому изучению.
! Перестали быть таинственны ми астероиды и ядра комет, вскоре начнется их прямое зондирование.
? До сих пор нет точного решения многих частных проблем космогонии: как сформировалась Луна, как образовались кольца вокруг планет-гигантов, почему Венера вращается очень медленно и в обратном по отношению к другим планетам направлении и др.
? Нет общепринятого решения главной проблемы: как возникла Солнечная система
? Вряд ли она будет решена до тех пор, пока не удастся изучить аналогичные планетные системы у других звезд.
В звездной астрономии
! Создана теория внутреннего строения звезд; найдены методы диагностики звездных недр путем исследования вибраций наружных слоев звезды (гелиосейсмология) и путем регистрации нейтрино, рождающихся в ходе термоядерных реакций.
! В общих чертах построена картина происхождения и эволюции звезд.
! Обнаружены и изучены звезды в конечной стадии звездной эволюции — белые карлики — и теоретически предсказанные нейтронные звезды.
! Практически нет сомнений в существовании черных дыр.
? Не существует детальной мо дели Солнца, способной точно объяснить все его наблюдаемые свойства, в частности, поток нейтрино из ядра.
? Нет детальной физической те ории некоторых проявлений звездной активности. Например, не до конца ясны причины взрыва сверхновых звезд; не совсем понятно, почему из окрестностей некоторых звезд выбрасываются узкие струи газа. Особенно же загадочными для астрономов являются короткие вспышки гамма-излучения, регулярно регистрируемые в различных направлениях на небе. Не ясно даже, связаны они со звездами или с иными объектами, на каком расстоянии от нас эти объекты находятся.
В галактической астрономии
! В общих чертах выяснено строение Галактики и ее основных наблюдаемых компонентов — как звездных, так и газовых.
! Изучено строение ядра Галактики, скрытого от нас огромной толщей межзвездного газа и пыли.
? Не решена проблема скрытой массы, состоящая в том, что гравитационное поле Галактики в несколько раз сильнее, чем это может быть обеспечено наблюдаемым в ней веществом. Вероятно, большая часть вещества Галактики до сих пор скрыта от астрономов.
? Нет единого сценария происхождения и эволюции Галактики.
Во внегалактической астрономии
! Найдены методы измерения расстояний вплоть до самых удаленных объектов Вселенной.
! Изучено строение основных типов галактик и их скоплений.
! Обнаружено, что скопления галактик распределены не хаотически, а образуют еще более крупномасштабную ячеистую структуру Вселенной.
? Не решена проблема скрытой массы в скоплениях галактик.
? Нет единой теории формирования галактик.
? Не решены основные проблемы космологии: нет законченной физической теории рождения Вселенной и не ясна судьба Вселенной в будущем.
Для решения этих и многих других проблем астрономии необходимы прежде всего новые наблюдения во всем диапазоне электромагнитного спектра, а также регистрация космических частиц (включая нейтрино) и гравитационных волн. Главная задача астрономов — создание все более совершенных приборов для наблюдения за космическими объектами или для непосредственного их изучения в Солнечной системе.
Что создают?
История астрономических открытий — это история создания крупных телескопов: каждый новый инструмент-чемпион приводил к прорыву в наших знаниях о Вселенной. А в последние годы столь же важным стало появление новых поколений компьютеров, помогающих моделировать физические процессы в космосе.
Астрономы постоянно заняты созданием новых телескопов и компьютеров. Сейчас крупнейший оптический инструмент в мире — телескоп Кека на вершине Мауна-Кеа (Гавайские острова) с составным зеркалом диаметром 10 м (рис. 1), собранным из 36 шестиугольных сегментов. Рядом с ним строится его близнец — второй десятиметровый телескоп. А в горах Чили европейские астрономы создают систему из четырех телескопов с монолитными зеркалами диаметром по 8 м (рис. 2, 3). Они будут работать как единый многоглазый инструмент. Результаты обещают быть впечатляющими. Несколько лет работает на орбите американский 2,4-м телескоп им. Хаббла. Возлагавшиеся на него надежды оправдываются: никогда еще астрономы не имели такого мощного инструмента.
Приятно сообщить, что и в России создается похожий прибор, который скоро займет свое место на орбите. Кроме оптических телескопов, на орбите очень эффективно действуют рентгеновские и инфракрасные инструменты, а вскоре появится и большой радиотелескоп.
Сказав, что астрономы создают компьютеры, мы не оговорились: именно создают, поскольку мощность серийных суперкомпьютеров их не удовлетворяет.
В 1995 г. астрономы Токийского университета сами создали специализированный компьютер, способный производить расчеты по звездной динамике со скоростью 1000 млрд операций в секунду! Теперь они моделируют эволюцию гигантских звездных систем, содержащих миллионы звезд, на промежутках времени в миллиарды лет всего за несколько часов. Это уже не просто компьютер, а настоящая машина времени! На ее экране возникает прошлое и будущее Вселенной.
Таковы возможности современной астрономии. А впереди — еще большие.
www.ronl.ru
Доклад по Астрономии.
Ученика11 класса “Б”
ЛомтеваНиколая
/>
Астрономия в древности.
Трудно точносказать, когда именно зародилась астрономия: до нас почти не дошли сведения,относящиеся к доисторическим временам. В ту отдаленную эпоху, когда люди былисовершенно бессильны перед природой, возникла вера в могущественные силы,которые будто бы создали мир и управляют им, на протяжении многих вековобожествлялась Луна, Солнце, планеты. Об этом мы узнаем из мифов всех народовмира.
Первые представленияо мироздании были очень наивными, они тесно переплетались с религиознымиверованиями, в основу которых было положено разделение мира на две части — земную и небесную. Если сейчас каждый школьник
знает, что Земля самаявляется небесным телом, то раньше “земное” противопоставлялось “небесному”.Думали, что существует “твердь небесная”, к которой прикреплены звезды, а Землюпринимали за неподвижный центр мироздания.
Геоцентрическая система мира.
Гиппарх, александрийскийученый, живший во 2 веке до н. э., и другие астрономы его времени уделялимного внимания наблюдениям за движением планет.
Эти движения представлялисьим крайне запутанными. В самом деле, направления движения планет по небу какбы описывают по небу петли. Эта кажущаяся сложность в движении планетвызывается движением Земли вокруг Солнца — ведь мы наблюдаем планеты с Земли,которая сама движется. И когда Земля “ догоняет” другую планету, то кажется,что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древниеастрономы думали, что планеты действительно совершают такие сложные движениявокруг Земли.
Во 2 веке н.э.александрийский астроном Птолемей выдвинул свою “систему
мира”. Он пытался объяснитьустройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет.
Считая Землюшарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет итем более звезд. Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля — неподвижный центр Вселенной. Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной,его система мира была названа геоцентрической.
Вокруг земли поПтолемею, движутся ( в порядке удаленности от Земли) Луна,
Меркурий, Венера, Солнце,Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, тодвижение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движетсяне вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется покругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокругдвижущейся точки, Птолемей назвал эпициклом , а круг, по которомудвижется точка около Земли ,- деферентом.
Труднопредставить, чтобы в природе совершались такие запутанные движения, да ещевокруг воображаемых точек. Такое искусственное построение потребовалосьПтолемею для того чтобы, основываясь на ложном представлении о неподвижностиЗемли, расположенной в центре Вселенной, объяснить видимую сложность движенияпланет.
Птолемей былблестящим для своего времени математиком. Но он разделял взгляд Аристотеля,который считал, что Земля неподвижна и только она может быть центром Вселенной.
Система мираАристотеля-Птолемея казалась современникам правдоподобной. Она давалавозможность заранее вычислять движение планет на будущее время — это былонеобходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Этуложную систему признавали почти полторы тысячи лет.
Также эту системупризнавало Христианская религия. В основу своего миропонимания христианствоположило библейскую легенду о сотворении мира Богом за шесть дней. По этойлегенде Земля является “сосредоточием” Вселенной, а небесные светила созданыдля того, чтобы освещать Землю и украшать небесный свод. Всякое отступление отэтих взглядов христианство беспощадно преследовало. Система мира Аристотеля — Птолемея, ставившая Землю в центр мироздания, как нельзя лучше отвечалахристианскому вероучению.
Таблицы,составленные Птолемеем, позволяли определить заранее положение планет на небе.Но с течением времени астрономы обнаружили расхождение наблюдаемых положенийпланет с предвычисленными. На протяжении веков думали, что система мираПтолемея просто недостаточно совершенна и пытаясь усовершенствовать ее, вводилидля каждой планеты новые и новые комбинации круговых движений.
Гелиоцентрическая система мира.
Свою систему миравеликий польский астроном Николай Коперник (1473-1543)
изложил в книге “О вращенияхнебесных сфер”, вышедшей в год его смерти. В этой книге он доказал, чтоВселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия.
Во все странахпочти полтора тысячелетия владело умами людей ложное учение Птолемея, которыйутверждал, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной. ПоследователиПтолемея в угоду церкви придумывали все новые “разъяснения” и “доказательства”движения планет вокруг Земли, чтобы сохранить “истинность” и “святость” еголожного учения. Но от этого система Птолемея становилась все более надуманной иискусственной.
Задолго доПтолемея греческий ученый Аристарх утверждал, что Земля движется вокруг Солнца.Позже, в средние века, передовые ученые разделяли точку зрения Аристарха остроении мира и отвергали ложное учение Птолемея. Незадолго до Коперникавеликие итальянские ученые Николай Кузанский и Леонардо да Винчи утверждали,что Земля движется, что она совсем не находится в центре Вселенной и незанимает в ней исключительного положения.
Почему же,несмотря на это, система Птолемея продолжала господствовать?
Потому, что она опиралась навсесильную церковную власть, которая подавляла свободную мысль, мешала развитиюнауки. Кроме того, ученые, отвергавшие учение Птолемея и высказывавшиеправильный взгляды на устройство Вселенной, не могли еще их убедительнообосновать.
Это удалосьсделать только Николаю Копернику. После тридцати лет упорнейшего труда, долгихразмышлений и сложных математических вычислений он показал, что Земля — толькоодна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца.
Своей книгой онбросил вызов церковным авторитетам, разоблачая их полное невежество в вопросахустройства Вселенной.
Коперник не дожилдо того времени, когда его книга распространилась по всему свету, открываялюдям правду о Вселенной. Он был при смерти, когда друзья принесли и вложили вего холодеющие руки первый экземпляр книги.
Коперник родилсяв 1473 г. в польском городе Торуни. Он жил в трудное время, когда Польша и еесосед — Русское государство — продолжало вековую борьбу с захватчиками — тевтонскими рыцарями и татаро-монголами, стремившимися поработить славянскиенароды.
Коперник ранолишился родителей. Его воспитал дядя по матери Лукаш Ватцельроде — выдающийсяобщественно-политический деятель того времени. Жажда знаний владела Коперникомс детства, Сначала он учился у себя на родине. Потом продолжал образование витальянских университетах, Конечно, астрономия там изучалась по Птолемею, ноКоперник тщательно изучал и все сохранившиеся труды великих математиков иастрономию древности. У него уже тогда возникли мысли о правоте догадокАристарха, о ложности системы Птолемея. Но неодной астрономией занимался Коперник.Он изучал философию, право, медицину и вернулся на родину всестороннеобразованным, для своего времени, человеком.
По возвращении изИталии Коперник поселился в Вармии — сначала в городе Лицбарке, потом вФромборке, Деятельность его была необычайно разнообразно. Он принимал самоеактивное участие в управлении областью: ведал ее финансовыми, хозяйственными идругими делами. В то же время Коперник неустанно размышлял над истиннымустройством солнечной системы и постепенно пришел к своему великому открытию.
Что же заключаетв себе книга Коперника “ О вращении небесных сфер” и почему она нанесла такойсокрушительный удар по системе птолемея, которая со всеми изъянами держаласьчетырнадцать веков под покровительством всесильной в ту эпоху церковной власти? В этой книге Николай Коперник утверждал, что Земля и другие планеты — спутникисолнца. Он показал, что именно движение Земли вокруг солнца и ее суточнымвращением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца, страннаязапутанность в движении планет и видимое вращение небесного свода.
Гениально простоКоперник объяснял, что мы воспринимаем движение далеких небесных тел так же,как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся вдвижении.
Мы скользим влодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней неподвижны,а берега “плывут” в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, чтоСолнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что на нейнаходится, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот посвоей орбите.
И точно так же,когда Земля в своем движении вокруг Солнца обгоняет другую планету, намкажется, что планета движется назад, описывая петлю на небе. В действительностипланеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной, хотя и не идеальнокруговой формы, не делая никаких петель. Коперник, как и древнегреческиеученые, что орбиты, по которым движутся планеты, могут быть только круговыми.
Спустя тричетверти века немецкий астроном Иоганн Кеплер, продолжатель дела Коперника,доказал, что орбиты всех планет представляют собой вытянутые окружности — эллипсы.
Звезды Коперниксчитал неподвижными. Сторонники Птолемея настаивали на неподвижности Земли,утверждали, что если бы Земля двигалась в пространстве, то при наблюдении небав разное время нам должно было бы казаться, что звезды смещаются, меняют своеположение на небе. Но таких смещений звезд за много веков не заметил ни одинастроном. Именно в этом сторонники учения Птолемея хотели видеть доказательствонеподвижности Земли.
Однако Коперникутверждал, что звезды находятся на невообразимо огромных расстояниях. Поэтомуничтожные смещения их не могли быть замечены. Действительно, расстояния от насдаже до ближайших звезд оказались настолько большими, что еще спустя три векапосле Коперника они поддавались точному определению. Только в 1837 г. русскийастроном Василий Яковлевич Струве положил начало точному определению расстоянийдо звезд.
Понятно, какоепотрясающее впечатление должна была произвести книга, в которой Коперникобъяснил мир, не считаясь с религией и даже отвергая всякий авторитет церкви вделах науки. Деятели церкви не сразу поняли, какой удар по религии наноситнаучный труд Коперника, в котором он низвел Землю на положение одной из планет.Некоторой время книга свободно распространялась среди ученых. Прошло не многолет, и революционное значение великой книги проявилось
в полной мере. Выдвинулисьдругие крупные ученые — продолжатели дела Коперника. Они развивали ираспространяли идею бесконечности Вселенной, в которой Земля — как бы песчинка,а миров — бесчисленное множество. С этого времени церковь начала ожесточенноепреследование сторонников учения Коперника.
Новое учение осолнечной системе -гелиоцентрическое — утверждалось в жесточайшей борьбес религией. Учение Коперника подрывало самые основы религиозного мировоззренияи открывало широкий путь к материалистическому, подлинно научному познаниюявлений природы.
Во второйполовине 16 века учение Коперника нашло своих сторонников среди передовых ученыхразных стран. Выдвинулись и такие ученые, которые не только пропогандировалиучение Коперника, но углубляли и расширяли его.
Коперник полагал,что Вселенная ограничена сферой неподвижных звезд, которые расположены наневообразимо огромных, но все-таки конечных расстояниях от нас и от Солнца. Вучении Коперника утверждалась огромность Вселенной и бесконечность ее. Коперниктакже впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечнойсистемы, но и определил относительные расстояния планет от солнца и вычислилпериод их обращения вокруг него.
Становление гелиоцентрического мировоззренния.
Учение Коперникабыло признано не сразу. Мы знаем: что по приговору инквизиции в 1600 году былсожжен в Риме выдающийся итальянский философ, последователь Коперника ДжорданоБруно (1548-1600). Бруно, развивая учение Коперника, утверждал, что воВселенной нет и не может быть центра, что Солнце — это только центр Солнечнойсистемы. Он также высказывал гениальную догадку о том, что звезды — такие жесолнца, как наше, причем вокруг бесчисленных звезд движутся планеты, на многихиз которых существует разумная жизнь. Ни пытки, ни костер инквизиции не сломиливолю Джордано Бруно, не заставили его отречься от нового учения.
В 1609 году ГалилеоГалилей (1564-1642) впервые направил на небо телескоп и сделал открытия,наглядно подтверждающие открытия Коперника. На Луне он увидел горы. Значит,поверхность Луны в какой-то степени сходна с земной и не существуетпринципиального различия между “земным” и “небесным”. Галилей открыл четыреспутника Юпитера. Их движение вокруг Юпитера опровергло ошибочное представлениео том, что только Земля может быть центром небесных тел. Галилей обнаружил, чтоВенера, подобно Луне, меняет свои фазы. Следовательно, Венера — шарообразноетело, которое светит отраженным солнечным светом. Изучая особенности изменениявида Венеры, Галилей сделал правильный вывод о том, что она движется не вокруг Земли, а вокруг Солнца. НА Солнце, олицетворявшем “небесную чистоту”, Галилейоткрыл пятна и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается вокруг своейоси. Значит, различным небесным телам, например Солнцу, присуще осевоевращение. Наконец, он обнаружил, что Млечный путь — это множество слабых звезд,не различимых невооруженным глазом. Следовательно, Вселенная значительнограндиознее, чем думали раньше, и крайне наивно было предполагать, что она засутки совершает полный оборот вокруг маленькой Земли.
Открытие Галилеяумножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременнозаставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 году книгаКоперника “ О вращениях небесных сфер” была внесена в список запрещенных книг,а изложенное в ней противоречащим Священному Писанию. Галилею запретилипропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 году ему все-таки удалосьопубликовать книгу “Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой икоперниковой”, в которой он сумел убедительно показать истинностьгелиоцентрической системы, чем и навлек на себя гнев католической церкви. В1633 году Галилей предстал перед судом инквизиции. Престарелого ученогозаставили подписать “отречение” от своих взглядов и до конца жизни держали поднадзором инквизиции. Лишь в 1992 году католическая церковь окончательнооправдала Галилея.
Казнь Бруно,официальный запрет учения Коперника, суд над Галилеем не смогли остановитьраспространение коперничества. В Австрии Иоганн Кеплер (1571-1630)развил учение Коперника, открыв законы движения планет. В Англии ИсаакНьютон (1643-1727) опубликовал свой знаменитый закон всемирного тяготения.В России учение Коперника смело поддерживал М.В.Ломоносов (1711-1765),который открыл атмосферу на Венере, защищал идею о множественности обитаемыхмиров.
www.ronl.ru
