Современная астрономия и ее методы

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Астрономия, наука о законах, управляющих небесными светилами, бесспорно, одна из самых древних областей знания. Она родилась на заре человеческой культуры, в те незапамятные времена, когда чередование дня и ночи, периодическая смена времен года стали твердо осознанным фактом. Заметьте - своим зарождением астрономия обязана практике, необходимости заранее по небесным явлениям предсказывать наступление того или иного времени года.

Так среди древних пастушеских и земледельческих народов зародился календарь, форма исчисления времени, по астрономическим событиям. Тогда же была открыта и использована для чисто земных целей другая особенность небесных светил - их способность быть путеводителями в путешествиях по Земле.

Долгие века измерение времени и ориентировка в пространстве были единственной практической пользой, которую приносила астрономия. К тому же церковь расправлялась с мыслителями, выдвигавшими свои теории. С изобретением телескопа в XVII веке началось изучение физической природы небесных тел. Но только в наши дни мы можем по достоинству оценить практическое значение подобных исследований космоса.

Необъятный мир небесных тел оказался исполинской природной лабораторией, где мы можем наблюдать и исследовать вещество в таких условиях, которые пока еще недостижимы на Земле. Полученные при этом знания тем не менее возможно использовать в земной обстановке для решения как теоретических, так и практических проблем. Например, открытый сначала на Солнце газ гелий нашел затем широкое практическое применение на Земле. Термоядерные реакции, обеспечивающие свечение Солнца и звезд, все активнее изучаются физиками, и скоро, вероятно, люди научатся воспроизводить эти реакции на Земле и управлять ими, а затем приспособят их для нужд энергетики.

С тех пор, как в 1957 году на космическую орбиту был выведен первый советский искусственный спутник Земли, астрономия стала наукой экспериментальной. Это изменило и роль астрономии и отношение к ней. Астрономия обрела вторую молодость. Звезды стали как бы ближе к человеку. Замечательные успехи советской космонавтики доказали, что человек может выйти в космос и достигнуть ближайших небесных тел. Значит, в будущем они станут ареной практической деятельности человека.

Отсюда небывалый интерес к космическим проблемам. От астрономии теперь с полным основанием ждут новых полезных результатов для практической деятельности человека. Здесь и наблюдение за погодой с искусственных спутников, и поиски полезных ископаемых на Луне, и новые способы радиосвязи (через спутники и Луну), и многое другое, что еще недавно казалось уместным лишь в фантастических романах, а сейчас служит предметом научных исследований.

Никто уже не считает астрономию отвлеченной наукой. Ее польза и связь с земными задачами человека с каждым годом становятся все очевиднее.

Нельзя в наши дни оставаться равнодушным к космосу. Знание основ астрономии сейчас столь же необходимо каждому культурному человеку, как, скажем, знакомство с географической картой. Каждый человек должен знать, как устроен мир.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Возникновение и основные этапы развития астрономии.

 

С древнейших времен у человека, когда он смотрел на небо, возникало много вопросов.

Что представляет собой небесный свод? Не сделан ли он из прозрачного вещества, .подобного хрусталю? Есть ли у него края и опирается ли он на Землю?

Что такое бесчисленные мерцающие звезды? Так ли они малы, как кажутся? Прикреплены ли они наглухо к небесному своду или свободно движутся в пространстве?

Почему Луна перемещается среди звезд? Почему меняет свой вид: то кажется полным кругом, то узким серпом, а то и совсем исчезает с небосвода?

Отчего Солнце летом высоко поднимается над головой и сильно греет Землю, а в зимние дни едва выглянет из-за горизонта и спешит скрыться?

Казалось бы, зачем нашим предкам смотреть на небо и изучать законы, по которым движутся звезды и другие небесные светила? Такое знание необходимо. С незапамятных времен люди занимаются скотоводством и земледелием. Скотоводу и земледельцу надо знать, когда наступит весна, когда она сменится летом, когда после лета явится дождливая осень. И человек следит за Солнцем; начинает оно подниматься на небе и сильнее греть –значит скоро конец зиме, скоро придут теплые, ясные, весенние дни.

Особенно внимательно приходилось изучать движение Солнца жителям древнего Египта, Китая, Индии. В этих странах текут огромные реки; когда они разливаются, то покрывают поля плодородным илом. Обитателям речных долин важно было знать время, когда начнется наводнение, чтобы подготовиться к севу и спастись от волн разбушевавшейся реки.

Науки тогда были недоступны простому народу: ими занимались жрецы – служители церкви. Жрецы были первыми астрономами. Изучая движение небесных светил, они умели предсказывать наступление разливов, затмения Солнца и Луны. Знание астрономии давало жрецам огромную власть над •народом. Обманывая простых людей, жрецы уверяли, что они разговаривают с богами, живущими на небе, что боги передают свои повеления людям через них, жрецов. Жрецов слушались даже цари.

За небесными светилами наблюдали путешественники: они находили дорогу днем до Солнцу, а ночью по звездам.

Астрономия помогла людям начертить первые географические карты. Да и теперь невозможно составлять карты без применения астрономии. Как видно, эта «небесная наука» испокон веков была тесно связана с потребностями людей.

В наше время каждому известно, что Земля имеет форму шара, который движется в мировом пространстве. А прежде люди думали, что Земля – плоский или выпуклый(вроде старинного щита) круг, укрепленный на опорах.

Древние индийцы считали, что полушарие Земли держат четыре слона, а слоны стоят на огромной черепахе.

По представлениям древних вавилонян, Земля имела вид выпуклого острова, окруженного океаном. К твердому небесному куполу, опирающемуся на края земного диска, прикреплены были звезды. Солнце, совершив дневной путь с востока на запад, спускалось за горизонт и, пройдя подземным ходом, появлялось утром на обычном месте.

Наши предки славяне считали, что Земля стоит на трех китах, киты плавают на воде. А на чем держится вода, никому не приходило в голову.

Но уже в древней Греции, за пять столетий до нашей эры, ученики философа Пифагора высказывали предположение, что Земля шарообразна. Это предположение было забыто на долгие века, и люди утвердились в мысли, что Земля – плоский или слегка выпуклый круг, обтекаемый по краям Всемирным океанам.

Уже очень давно люди заметили, что на небе есть светила, не занимающие на нем определенного положения, подобно звездам, а передвигающиеся среди звезд. Эти светила были названы планетами – слово «планета» по-гречески означает «блуждающая звезда». Древние ученые насчитывали семь планет: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн.

Солнце вошло в число планет потому, что оно тоже передвигается среди звезд. Непосредственно это движение нельзя заметить, Солнце затмевает своим светом звезды. Но годовой путь Солнца среди созвездий люди определили очень давно, наблюдая небо ночью. Например, в сентябре по ночному небу проходит созвездие Рыбы, находящееся как раз в стороне, противоположной Солнцу. В этой области неба, в созвездии Рыб, Солнце было в прошлом марте и окажется в будущем.

Так были определены 12 созвездий Зодиака, среди которых пролегает видимый путь Солнца. Вот их названия, соответствующие месяцам года, начиная с января: Козерог, Водолей, Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец. Греческое слово «зодиак» означает «зверинец» ведь большинству из этих созвездий присвоены имена животных.

Установление зодиакальных созвездий сыграло большую роль в развитии астрономии.

Древнегреческий ученый Аристотель, живший в четвертом веке до нашей эры, попытался объяснить движение Луны, Венеры и других планет. Он считал, что Солнце, планеты и звезды вращаются вокруг Земли. В пространстве над Землей находятся восемь твердых и прозрачных хрустальных небес, так называемых сфер. Ближе всех небо Луны: оно вращается вокруг Земли, и Луна наглухо прикреплена к нему. Дальше идет сфера Меркурия, за ним сфера Венеры и так далее. К восьмому небу неподвижно прикреплены все созвездия и звезды.

Создав такое учение, Аристотель задумался: а что же движет все эти восемь сфер? Великий мыслитель не верил в басни жрецов о боге Аполлоне, который будто бы возит Солнце по небу в колеснице, запряженной четверкой быстрых коней. Он решил, что есть девятая сфера, своего рода мотор для движения всех остальных небес, и дал ей название «первый двигатель».

Система Аристотеля кажется нам наивной, но в свое время она делала важное дело: выкидывала богов из мироздания, разрушала религиозные суеверия. Жрецы объявили Аристотеля безбожником. Он был изгнан из родного города, и ему пришлось доживать жизнь на чужбине.

Для практических потребностей астрономии система Аристотеля не годилась: руководствоваться ею можно было бы лишь в том случае, если бы каждая планета описывала на небе правильный круг. Но ведь движение планет гораздо сложнее. Бывает, что планета, продвигаясь по небу в одном направлении, вдруг останавливается и начинает двигаться обратно, совершает так называемое попятное движение. Это объясняется тем, что мы наблюдаем планеты с движущейся Земли. Но древние считали Землю неподвижно.

Через триста лет его труды помогли греку Птолемею создать систему мира, которая надолго утвердилась в астрономии. Чтобы положение светил на небе можно было вычислить заранее, Птолемею пришлось ввести так называемые эпициклы.

Система Птолемея получилась настолько сложной и запутанной, что астрономы признавались: «Легче самим двигать планеты, чем объяснить, как они движутся». И все же учение Птолемея было большим шагом вперед после учения Аристотеля с его хрустальными сферами.

Церковникам учение Птолемея пришлось по вкусу, потому что оно во многом сходилось с библейскими сказками о сотворении мира. Но шарообразность Земли, признаваемую Птолемеем, церковь отвергла.

Выдающимся достижением астрономии было составление звездных каталогов.

Звездный каталог – это перечень звезд, более или менее подробный в зависимости от искусства наблюдателя и тех инструментов, какими он располагает. Сейчас имеются каталоги, включающие сотни тысяч и миллионы звезд, но они составляются при помощи мощных телескопов и фотографической техники.

В древности, когда наблюдатель имел в распоряжении только собственные глаза и весьма примитивные измерительные инструменты, составление звездных каталогов было великим научным подвигом.

Такой подвиг совершили китайский астроном Ши Шен, живший, как и Аристотель, в IV веке до нашей эры, и греческий астроном Гиппарх. В каталог Ши Шена заключено было 800 наиболее ярких звезд, каталог Гиппарха содержал 1022 звезды.

Эти первые звездные каталоги и в наше время имеют серьезное научное значение. Древние, астрономы определили положение звезд на небе очень точно, несмотря на несовершенство инструментов. Сравнивая положение какой-либо звезды в древнем каталоге с тем, какое она занимает теперь, можно определить кажущееся ее смещение за 20 с лишним веков, а это очень важно для изучения движений звезд.

Средние века были для Европы временем длительного упадка науки. В астрономии царила система Птолемея, и отдельные ученые старались лишь усовершенствовать ее. Центр научной мысли переместился на арабский Восток. Там переводились с греческого на арабский язык сочинения древних ученых и философов: Платона, Аристотеля, Птолемея, Архимеда... В Дамаске, Багдаде и других арабских городах строились обсерватории, составлялись астрономические таблицы для наблюдения небесных светил.

Появились выдающиеся астрономы и среди народов, обитавших на территории нашей страны. Под руководством азербайджанского ученого Нассирэддина в середине XIII века были составлены весьма точные таблицы движения планет. В первой половине XV века хан Улугбек, внук Тамерлана, основал замечательную обсерваторию в узбекском городе Самарканде. Он сам занимался астрономией и вместе с помощниками составил звездный каталог, повторив научный подвиг Гиппарха.

Мусульманское духовенство, считавшее научную деятельность Улугбека опасной для религии, организовало заговор, в результате которого Улугбек погиб.

Но о трудах восточных астрономов в Европе узнали только столетия спустя. Среди европейцев в те времена ходили самые нелепые вымыслы о строении Вселенной, о форме Земли, о населявших ее существах.

Великие географические открытия XV и XVI веков помогли людям увидеть истинную форму и величину Земли и разрушили басни о невероятных существах, населяющих неведомые страны. С развитием сообщений между народами люди стали совершать более далекие путешествия.

Церковные сказки о сотворении мира и о том, что Земля – центр Вселенной, опроверг человек церковного же звания Николай Коперник (1473—1543). Коперник был каноником – членом церковного совета. Все свое свободное время он отдавал любимому делу – астрономии.

По учению Коперника, Землю нельзя было считать неподвижным центром мира, для которого создана вся остальная Вселенная. Этот центр – Солнце, а поэтому система Коперника получила название гелиоцентрической.

Первым направил зрительную трубу на небесные светила Галилей. Это случилось в 1609 году. Итальянский астроном сразу увидел на небе наглядные доказательства того, что система Коперника справедлива. Галилей рассмотрел на Луне горы и равнины. Луна оказалась во многом похожей на Землю.

Немецкий астроном Иоганн Кеплер(1571—1630) завершил построение новой системы мира и дал строгие законы движения планет. Пользуясь своими законами, Кеплер в 1672 году опубликовал таблицы движения планет, которые по своей точности превзошли все когда-либо изданные до тех пор.

Славу великого наблюдателя неба заслужил английский астроном Вильям Гершель(1738—1822). В 1781 году Гершель открыл новую планету Уран, имеющую период обращения вокруг Солнца 84 года. Открытие Урана произвело потрясающее впечатление в ученом мире. С древнейших времен никто даже не предполагал, что за Сатурном могут находиться планеты.