Внимание, это просто мой конспект, а не исследовательская работа и тем более, не скатанная статья, какого-нибудь псевдоученного. Я, как поясняет название канала, СТУ-ДЕНТ, причём 1-ого курса.
Астрономия – одна из древнейших наук, возникла из практических потребностей человека.
Астрономия – наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем.
Основные задачи астрономии:
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, развития и возможной дальнейшей судьбы отдельных небесных тел и их систем.
Развитие астрономии можно разделить на три основных периода.
1. Древний, дотелескопический период развития астрономии
2. Классический период развития астрономии
3. Современный этап в развитии астрономии
Каждый из этапов развития астрономии характеризуется своим уровнем теоретических знаний и инструментальной базой (табл. 1).
В современной астрономии четко выделились следующие разделы.
1. Астрометрия – древнейший раздел астрономии, изучающий положение небесных тел в определенные моменты времени. Астрометрия – наука об измерении времени и пространства. «Где и когда?» – таков по 13 существу основной вопрос, на который отвечает астрометрия. Для ответа необходимо знать систему координат, в которой располагается небесное тело, и уметь измерять промежутки времени с помощью равномерного движения. Астрометрия состоит из:
- – сферической астрономии, разрабатывающей математические методы определения видимых положений и движений небесных тел с помощью различных систем координат, а также теорию закономерных изменений координат светил во времени;
- – фундаментальной астрометрии – определение координат небесных тел из наблюдений, составление каталогов звездных положений и определение числовых значений важнейших астрономических постоянных (величин, позволяющих учитывать закономерные изменения координат светил);
- – практической астрономии, в которой излагаются методы определения географических координат, азимутов направлений, точного времени и описываются применяемые при этом инструменты.
2. Небесная механика изучает законы движения небесных тел под действием силы всемирного тяготения, определяет массу и форму небесных тел, устойчивость их систем.
Данный раздел возник в XVII в., когда стало возможным изучать силы, управляющие движением небесных тел. Главной из этих сил является гравитационная сила (сила тяготения или сила взаимного притяжения небесных тел). Хотя природа гравитации до сих пор не ясна, теория движения небесных тел под действием тяготения разработана очень обстоятельно. Также существует теория фигур равновесия небесных тел, которые определяются гравитацией и вращением. Две эти теории – основа небесной механики.
Астрометрия и небесная механика в основном решают первую задачу астрономии, их часто называют классической астрономией.
3. Астрофизика изучает строение, физические свойства и химический состав небесных объектов.
Появление данного раздела стало возможным благодаря изобретению телескопа, который далекое сделал близким. Особенно бурное развитие астрофизика испытала с открытием спектрального анализа в XIX в. Стре- 14 мительный рост астрофизических знаний, связанный с расширением средств исследования физики космоса, продолжается и в наше время.
Астрофизика делится на:
- – практическую астрофизику, в которой разрабатываются и применяются практические методы астрофизических исследований и соответствующие инструменты и приборы;
- – теоретическую астрофизику, в которой на основании законов физики даются объяснения наблюдаемым физическим явлениям
Изучая Вселенную, астрономы вышли далеко за границы видимого участка электромагнитного спектра.
Астрономия стало всеволновой, и недоступная глазу астрономическая реальность стала богаче, многообразнее.
Постепенно сложилась астрономия невидимого. В зависимости от участка электромагнитного спектра в настоящее время различают:
- – радиоастрономию;
- – инфракрасную астрономию;
- – ультрафиолетовую астрономию;
- – рентгеновскую астрономию;
- – гамма-астрономию.
4. Звездная астрономия изучает закономерности в распределении и движении звезд, звездных систем межзвездной материи с учетом их физических особенностей.
Этот раздел возник на рубеже XVIII и XIX вв. с классических работ Вильяма и Джона Гершелей. Астрофизика и звездная астрономия в основном решают вопросы второй задачи астрономии.
5. Космогония рассматривает вопросы происхождения и эволюции небесных тел, в том числе и Земли.
6. Космология изучает общие закономерности строения и развития Вселенной
Связь астрономии с другими дисциплинами обусловлена:
- – сложными, многообразными, постоянно углубляющимися связями между самими науками;
- – современными тенденциями в развитии познания окружающего мира, разрастанием и укреплением «межнаучных» связей и ликвидацией монополизма на исключительно «свои» объекты науки с использованием собственных специфических методов исследования;
- – углублением и расширением процесса познания; стремлением к всестороннему изучению всех объектов и установлению всеобщей связи процессов и явлений в единстве с окружающим миром.
Астрономия, изучая фундаментальные законы природы и эволюцию нашего мира, фактически определяет мировоззрение людей.
Следующие особенности отличают астрономию от других естественных наук:
- наблюдательный характер – 90 % сведений о Вселенной берутся из наблюдений; лишь относительно недавно, с началом космической эры, стали возможны наблюдения и эксперименты в космосе;
- большие масштабы, изучение макромира;
- экспериментальные условия, которые невозможно воспроизвести в земных условиях (температура, давление, скорости);
- эволюционный характер – астрономия изучает не только наблюдаемые состояния, но и развитие исследуемых объектов.
Наблюдения – основной источник информации о небесных телах, процессах и явлениях, происходящих во Вселенной. Астрономические наблюдения имеют свои особенности.
- Астрономические наблюдения пассивны (мы не можем активно влиять на небесные тела, ставить опыты). Многие явления протекают медленно, и наблюдения требуют громадных сроков.
- Наблюдения выполняются на Земле, которая сама находится в сложном движении. Вид неба зависит от того, в каком месте Земли находится наблюдатель. Есть звезды, видимые лишь в определенное время года.
- При наблюдениях выполняют угловые измерения и уже из них делают выводы о линейных расстояниях и размерах тел. Все объекты кажутся одинаково далекими.
В ясную безлунную ночь звезд на небе видно так много, что, кажется, и сосчитать их нельзя. Но астрономы задолго до изобретения телескопа сосчитали все звезды, которые видны на небе невооруженным глазом. Оказалось, что Землю окружает около 6 000 звезд. А в мощные современные телескопы можно наблюдать миллиарды звезд.
Все небо разделено на 88 созвездий. Названия созвездиям даны в честь мифических персонажей (Андромеда, Кассиопея, Персей) или животных (Лев, Дракон, Большая Медведица), в честь примечательных объектов древности или современности (Весы, Жертвенник, Компас, Телескоп, Микроскоп), а также просто по названиям тех предметов, которые напоминают фигуры, образованные яркими звездами (Треугольник, Стрела, Южный Крест). Одна или несколько ярчайших звезд в созвездии имеют собственные имена, например, Сириус в созвездии Большой Пес, Вега в созвездии Лира, Капелла в созвездии Возничий и т. п.
Небесные тела во Вселенной (звезды, планеты и их спутники, малые тела), как правило, образуют системы, где главной объединяющей силой является сила тяготения
Рассмотрим структуру наблюдаемой Вселенной и место планеты Земля в ней. Земля – планета Солнечной системы радиусом 6 400 км (в 800 раз больше Эвереста). Солнечная система включает в себя звезду Солнце и все космические объекты, вращающиеся вокруг него: восемь больших планет со спутниками, карликовые планеты, малые тела (астероиды, кометы, метеорные тела), газ, пыль. Расстояния в Солнечной системе измеряются в астрономических единицах. Одна астрономическая единица (а. е.) есть среднее расстояние от Земли до Солнца, или большая полуось орбиты Земли, равная примерно 149,6 млн. км. Нетрудно посчитать, что для преодоления расстояния от Земли до Солнца на автомобиле со скоростью 100 км/час потребуется 1,496 млн. часов, или 170,176 лет! Свет проходит это же расстояние примерно за 8 минут. Расстояние от Солнца до последней большой планеты Нептун – 30,1 а. е.; пояс Койпера (малые тела Солнечной системы) простирается от 30 до 50 а. е. от Солнца; облако Оорта, содержащее ядра долгопериодических комет, находится на расстоянии около 50 000 а. е., а гравитационное поле Солнца преобладает над гравитационными силами окружающих звезд на расстоянии приблизительно 125 000 а. е. Область за поясом Койпера все еще практически не исследована.
Солнце – звезда с массой в 99,8 % массы всей Солнечной системы и главный источник энергии в ней. Такая относительно большая масса обеспечивает устойчивое равновесие в нашей планетной системе. Источник энергии звезд – термоядерные реакции, в результате чего образуются различные химические элементы. В итоге, благодаря процессам в звездах, наш мир обладает набором атомов всех известных химических элементов.
Солнце принадлежит обширной звездной системе – Галактике Млечный Путь (спирального типа), в которой насчитывается около 200 млрд. звезд, и Солнце здесь – рядовая звезда класса желтый карлик, и вовсе не единственная звезда, имеющая планетную систему.
Расстояния между звездами измеряются световыми годами. Световой год – расстояние, которое свет проходит за один год, распространяясь со скоростью приблизительно 300 тыс. км в секунду.
Среднее расстояние между звездами в Галактике – 3–4 световых года. Ближайшая к Солнцу звездная система альфа Центавра лежит на расстоянии 4,35 светового года 275 000 а. е., или 40 триллионов километров. В пределах 20 световых лет от Солнца находится 79 звездных систем, насчитывающих 106 звезд. Большинство среди них (почти две трети) – это очень слабые карлики с массой в 3–10 раз меньше, чем у Солнца. Звезды, похожие на Солнце, очень редки, их всего 6 %. Белых и желтоватых звезд массами от 1,5 до 2 солнечных вообще единицы. Более массивных звезд (астрономам известны звезды с массами примерно до 100 солнечных) в непосредственных окрестностях Солнца не найдено, что указывает на их большую редкость. Звезды очень компактные объекты, а средние расстояния между ними в десятки миллионов раз превышают их размеры.
Диаметр Галактики Млечный Путь оценивается в 100 тыс. световых лет, т. е. свет пересекает Галактику от края до края за 100 тыс. лет (сравните с возрастом человеческой цивилизации!).
Галактика Млечный Путь входит в местную группу галактик. Расстояние до ближайшей галактики Андромеды – 2 млн. световых лет. Здесь опять наблюдается свойство Вселенной – расстояния между объектами системы небесных тел гораздо больше (на порядки!) размеров этих объектов.
Метагалактика – наблюдаемая часть Вселенной, доступная для изучения современными астрономическими методами. Размер Метагалактики ограничен возрастом Вселенной и, по современным данным, составляет величину 13,7 млрд. световых лет.
Последние исследования глубокого космоса самыми современными методами и средствами приводят к таким внутренне согласованным данным о составе нашей Вселенной:
- – темная энергия вносит в плотность энергии Вселенной вклад, равный 74 %;
- – ненаблюдаемое гравитирующее вещество (темная материя) – 22 %;
- – горячий газ в скоплениях галактик, наблюдаемый по его рентгеновскому излучению – около 3 %;
- – звезды – не более 1 % от массы Вселенной.
Конец главы 1.