Урок № 1.

Тема: «Что изучает астрономия»

Цели урока:

Личностные: обсудить потребности человека в познании, как наиболее значимой ненасыщаемой потребности, понимание различия между мифологическим и научным сознанием.

Метапредметные: формулировать понятие «предмет астрономии»; доказывать самостоятельность и значимость астрономии как науки.

Предметные: объяснять причины возникновения и развития астрономии, приводить примеры, подтверждающие данные причины; иллюстрировать примерами практическую направленность астрономии; воспроизводить сведения по истории развития астрономии, ее связь с другими науками.

Основной материал:

Астрономия как наука.

История становления астрономии в связи с практическими потребностями.

Взаимосвязь и взаимовлияние астрономии и других наук.

Новый материал

Что изучает астрономия

Люди издавна пытались разгадать тайну окружающего мира, определить свое место во Вселенной, которую древнегреческие философы называли Космосом. Так человек пристально наблюдал за восходом и заходом Солнца, за порядком смены фаз Луны – ведь от этого зависела его жизнь и трудовая деятельность. Человека интересовал суточный ход звезд, но пугали непредсказуемые явления – затмение Луны и Солнца, появление ярких комет. Люди пытались понять закономерность небесных явлений и осмыслить свое место в безграничном мире.

Астрономия (произошло от греческих слов astron – звезда, nomos – закон) – наука изучающая строение, движение, происхождение и развитие небесных тел, их систем и всей Вселенной в целом.

Астрономия как наука – важный вид человеческой деятельности, дающий систему знаний о закономерностях в развитии природы.

Цель астрономии – изучить происхождение, строение и эволюцию Вселенной.

Важными задачами астрономии являются:

Объяснение и прогнозирование астрономических явлений (например, солнечные и лунные затмения, появление периодических комет, прохождение вблизи Земли астероидов, крупных метеорных тел или комет).

Изучение физических процессов, происходящих в недрах планет, на поверхности и в их атмосферах , чтобы лучше понять строение и эволюцию нашей планеты.

Исследование движения небесных тел позволяет выяснить вопрос об устойчивости Солнечной системы, о вероятности столкновения Земли с астероидами и кометами.

Открытие новых объектов Солнечной системы и изучение их движения .

Изучение процессов, происходящих на Солнце, и прогнозирование их дальнейшего развития (т.к. от этого зависит существование всего живого на Земле).

Изучение эволюции других звезд и сравнение их с Солнцем (это помогает познать этапы развития нашего светила).

Итак, астрономия изучает строение и эволюцию Вселенной.

Вселенная – максимально большая область пространства, включающая в себя все доступные для изучения небесные тела и их системы.

Возникновение астрономии

Астрономия возникла в глубокой древности. Известно, что еще первобытные люди наблюдали звездное небо и затем на стенах пещер рисовали то, что видели. По мере развития человеческого общества с возникновением земледелия появилась потребность в счете времени, в создании календаря. Подмеченные закономерности в движении небесных светил, изменении вида Луны позволили древнему человеку найти и определить единицы счета времени (сутки, месяц, год) и высчитывать наступление определенных сезонов года, чтобы вовремя провести посевные работы и собрать урожай.

Наблюдение звездного неба с древнейших времен формировало самого человека как мыслящее существо. Так в Древнем Египте по появлению на предутреннем небе звезды Сириус жрецы предсказывали периоды весенних разливов Нила, определявших сроки земледельческих работ. В Аравии, где из-за дневной жары многие работы переносились на ночное время, существенную роль играло наблюдение фаз Луны. В странах, где было развито мореплавание, в особенности до изобретения компаса, особое внимание уделялось способам ориентирования по звездам.

В самых ранних письменных документах (3 – 2-е тысячелетие до н.э.) древнейших цивилизаций Египта, Вавилона, Китая, Индии и Америки имеются следы астрономической деятельности. В различных местах Земли наши предки оставили сооружения из каменных глыб и обработанных столбов, ориентированные на астрономически значимые направления. Эти направления совпадают, например, с точками восхода Солнца в дни равноденствий и солнцестояний. Подобные каменные солнечно-лунные указатели найдены в южной Англии (Стоунхенж), в России на южном Урале (Аркаим) и на берегу озера Яново вблизи г. Полоцка. Возраст таких древних обсерваторий – около 5 – 6 тысяч лет.

Значение и связь астрономии с другими науками

В ходе наблюдений человека за окружающим миром и Вселенной, приобретением и обобщением полученных знаний астрономия в той или иной мере связывалась с различными науками, например:

С математикой (использование приемов приближенных вычислений, замена тригонометрических функций углов значениями самих углов, выраженных в радианной мере);

С физикой (движение в гравитационном и магнитном полях, описание состояний вещества; процессы излучения; индукционные токи в плазме, образующей космические объекты);

С химией (открытие новых химических элементов в атмосфере звезд, становление спектральных методов; химические свойства газов, составляющих небесные тела);

С биологией (гипотезы происхождения жизни, приспособляемость и эволюция живых организмов; загрязнение окружающего комического пространства веществом и излучением);

С географией (природа облаков на Земле и других планетах; приливы в океане, атмосфере и твердой коре Земли; испарение воды с поверхности океанов под действием излучения Солнца; неравномерное нагревание Солнцем различных частей земной поверхности, создающее циркуляцию атмосферных потоков);

С литературой (древние мифы и легенды как литературные произведения, в которых, например, воспевается муза-покровительница науки астрономии - Урания; научно-фантастическая литература).

Разделы астрономии

Такое тесное взаимодействие с перечисленными науками позволило стремительно развиваться астрономии как науке. На сегодняшний момент астрономия включает ряд разделов, тесно связанных между собой. Они отличаются друг от друга предметом исследования, методами и средствами познания.

Правильное, научное представление о Земле как небесном теле появилось в Древней Греции. Александрийский астроном Эратосфен в 240 г. до н.э. весьма точно определил по наблюдениям Солнца размеры земного шара. Развивающиеся торговля и мореплавание нуждались в разработке методов ориентации, определении географического положения наблюдателя, точном измерении исходя из астрономических наблюдений. Решением этих задач стала заниматься практическая астрономия .

Издревна люди считали, что Земля - неподвижный объект, вокруг которого вращается Солнце и планеты. Основоположником такой системы мира – геоцентрической системы мира - является Птолемей. В 1530 г. Николай Коперник перевернул представление об устройстве Вселенной. Согласно его теории Земля, как и все планеты, вращается вокруг Солнца. Систему мира Коперника стали называть гелиоцентрической . Подобное «устройство» солнечной системы долго не было принято обществом. Но итальянский астроном, физик, механик Галилео Галилей с помощью наблюдений через простейший телескоп обнаружил смены фаз Венеры, что свидетельствует о вращении планеты вокруг Солнца. Иоганн Кеплер после длительных вычислений сумел найти законы движения планет, которые сыграли существенную роль в развитии представлений об устройстве Солнечной системы. Раздел астрономии, изучающий движение небесных тел, получил название небесной механики. Небесная механика позволила объяснить и предварительно вычислить с очень высокой точностью почти все движения, наблюдаемые как в Солнечной системе, так и в Галактике.

В астрономических наблюдениях использовались все более совершенные телескопы, с помощью которых были сделаны новые открытия, причем относящиеся не только к телам Солнечной системы, но и миру далеких звезд. В 1655 г. Гюйгенс рассмотрел кольца Сатурна и открыл его спутник Титан. В 1761 г. Михаил Васильевич Ломоносов открыл атмосферу у Венеры и провел исследование комет. Принимая за эталон Землю, ученые сравнивали ее с другими планетами и спутниками. Так зарождалась сравнительная планетология.

Огромные и все увеличивающиеся возможности изучения физической природы и химического состава звезд предоставило открытие спектрального анализа, который в XIX веке становится основным методом в изучении физической природы небесных тел. Раздел астрономии, изучающий физические явления и химические процессы, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом пространстве, называется астрофизикой .

Дальнейшее развитие астрономии связано с усовершенствованием техники наблюдений. Большие успехи достигнуты в создании новых типов приемников излучения. Фотоэлектронные умножители, электронно-оптические преобразователи, методы электронной фотографии и телевидения повысили точность и чувствительность фотометрических наблюдений и еще более расширили спектральный диапазон регистрируемых излучений. Стал доступным для наблюдений мир далеких галактик, находящихся на расстоянии миллиардов световых лет. Возникли новые направления астрономии: звездная астрономия, космология и космогония.

Временем зарождения звездной астрономии принято считать 1837-1839 гг., когда независимо друг от друга в России, Германии и Англии были получены первые результаты в определении расстояний до звезд. Звездная астрономия изучает закономерности в пространственном распределении и движении звезд в нашей звездной системе - Галактике, исследует свойства и распределение других звездных систем.

Космология – раздел астрономии, изучающий происхождение, строение и эволюцию Вселенной как единого целого. Выводы космологии основываются на законах физики и данных наблюдательной астрономии, а также на всей системе знаний определенной эпохи. Интенсивно этот раздел астрономии стал развиваться в первой половине ХХ в., после разработки общей теории относительности Альбертом Эйнштейном.

Космогония – раздел астрономии, изучающий происхождение и развитие небесных тел и систем. Поскольку все небесные тела возникают и развиваются, идеи об их эволюции тесно связаны с представлениями о природе этих тел вообще. При исследовании звезд и галактик используются результаты наблюдений многих сходных объектов, возникающих в разное время и находящихся на разных стадиях развития. В современной космогонии широко применяются законы физики и химии.

Структура и масштабы Вселенной

Просмотр видеофильма «Планеты»

Запуск видеофильма проводится путем нажатия на иллюстрацию

Значение астрономии

Астрономия и ее методы имеют большое значение в жизни современного общества. Вопросы, связанные с измерением времени и обеспечением человечества знанием точного времени, решаются теперь специальными лабораториями - службами времени, организованными, как правило, при астрономических учреждениях.

Астрономические методы ориентировки наряду с другими по-прежнему широко применяются в мореплавании и в авиации, а в последние годы - и в космонавтике. Вычисление и составление календаря, который широко применяется в народном хозяйстве, также основаны на астрономических знаниях.

Составление географических и топографических карт, пред вычисление наступлений морских приливов и отливов, определение силы тяжести в различных точках земной поверхности с целью обнаружения залежей полезных ископаемых - все это в своей основе имеет астрономические методы.

Закрепление нового материала

Ответьте на вопросы:

Что изучает астрономия?

Какие задачи решает астрономия?

Как возникла наука астрономии? Охарактеризуйте основные периоды ее развития.

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

Каково значение астрономии для практической деятельности человечества?

Домашнее задание

Проект «Древо развития астрономии»

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Что такое астрономия. Урок астрономии в школе.

✪ Сурдин Владимир - Лекция "Астрономия и другие науки: Вселенная как большая лаборатория. Часть 1"

✪ Астрономия 1. Что изучает астрономия. Почему мерцают звёзды - Академия занимательных наук

✪ Сурдин Владимир - Лекция "Астрономия и другие науки: Вселенная как большая лаборатория. Часть 2"

Субтитры

История

Астрономия - одна из древнейших и старейших наук . Она возникла из практических потребностей человечества.

С тех пор как на Земле существуют люди, их всегда интересовало то, что они видели на небе. Ещё в глубокой древности они заметили взаимосвязь движения небесных светил по небосводу и периодических изменений погоды. Астрономия тогда была основательно перемешана с астрологией .

По расположению звёзд и созвездий первобытные земледельцы определяли наступления времён года. Кочевые племена ориентировались по Солнцу и звездам. Необходимость в летоисчислении привела к созданию календаря. Ещё доисторические люди знали об основных явлениях, связанных с восходом и заходом Солнца, Луны и некоторых звёзд. Периодическая повторяемость затмений Солнца и Луны была известна очень давно. Среди древнейших письменных источников встречаются описания астрономических явлений, а также примитивные расчетные схемы для предсказания времени восхода и захода ярких небесных тел, методы отсчёта времени и ведения календаря.

Астрономия успешно развивалась в Древнем Вавилоне, Египте, Китае и Индии. В китайской летописи описывается затмение Солнца, которое состоялось в 3-м тысячелетии до н. э. Теории, которые на основе развитых арифметики и геометрии объясняли и предсказывали движение Солнца, Луны и ярких планет, были созданы в странах Средиземноморья в последние века дохристианской эры. Вместе с простыми, но эффективными приборами, они служили практическим целям вплоть до эпохи Возрождения.

Особенно большого развития достигла астрономия в Древней Греции. Пифагор впервые пришел к выводу, что Земля имеет шарообразную форму, а Аристарх Самосский высказал предположение, что Земля вращается вокруг Солнца. Гиппарх во II в. до н. э. составил один из первых звездных каталогов. В произведении Птолемея «Альмагест », написанном во II в. н. э., изложена геоцентрическая система мира , которая была общепринятой на протяжении почти полутора тысяч лет. В средневековье астрономия достигла значительного развития в странах Востока. В XV в. Улугбек построил вблизи Самарканда обсерваторию с точными в то время инструментами. Здесь был составлен первый после Гиппарха каталог звёзд.

С XVI в. начинается развитие астрономии в Европе. Новые требования выдвигались в связи с развитием торговли и мореплавания и зарождением промышленности, способствовали освобождению науки от влияния религии и привели к ряду крупных открытий.

Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время. Но только изобретение телескопа позволило астрономии развиться в современную самостоятельную науку.

Исторически астрономия включала в себя астрометрию , навигацию по звёздам , наблюдательную астрономию , создание календарей и даже астрологию . В наши дни профессиональная астрономия часто рассматривается как синоним астрофизики .

Рождение современной астрономии связывают с отказом от геоцентрической системы мира Птолемея (II век) и заменой её гелиоцентрической системой Николая Коперника (середина XVI века), с началом исследований небесных тел с помощью телескопа (Галилей, начало XVII века) и открытием закона всемирного притяжения (Исаак Ньютон , конец XVII века). XVIII-XIX века были для астрономии периодом накопления сведений и знаний о Солнечной системе, нашей Галактике и физической природе звёзд, Солнца, планет и других космических тел.

Научно-техническая революция XX века имела чрезвычайно большое влияние на развитие астрономии и особенно астрофизики.

Появление крупных оптических телескопов, создание радиотелескопов с высоким разрешением и осуществление систематических наблюдений привели к открытию, что Солнце входит в состав огромной дискообразной системы, состоящей из многих миллиардов звёзд - галактики . В начале XX века астрономы обнаружили, что эта система является одной из миллионов подобных ей галактик.

Открытие других галактик стало толчком для развития внегалактической астрономии. Исследование спектров галактик позволило Эдвину Хабблу в 1929 году выявить явление «разбегания галактик », которое впоследствии получило объяснения на основе общего расширения Вселенной.

Применение ракет и искусственных спутников Земли для внеатмосферных астрономических наблюдений привели к открытию новых видов космических тел: радиогалактик, квазаров, пульсаров, источников рентгеновского излучения и т. д. Были разработаны основы теории эволюции звёзд и космогонии Солнечной системы. Достижением астрофизики XX века стала релятивистская космология - теория эволюции Вселенной.

Структура астрономии, как научной дисциплины

Современная астрономия делится на ряд разделов, которые тесно связаны между собой, поэтому разделение астрономии в некоторой мере условно. Главнейшими разделами астрономии являются:

• астрометрия - изучает видимые положения и движения светил. Раньше роль астрометрии состояла также в высокоточном определении географических координат и времени с помощью изучения движения небесных светил (сейчас для этого используются другие способы). Современная астрометрия состоит из:
  • фундаментальной астрометрии, задачами которой являются определение координат небесных тел из наблюдений, составление каталогов звёздных положений и определение числовых значений астрономических параметров, - величин, позволяющих учитывать закономерные изменения координат светил;
  • 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;
• Теоретическая астрономия даёт 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).
• 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 (исследование движения небесных тел), и их часто называют классической астрономией .

• Астрофизика изучает строение, физические свойства и химический состав небесных объектов. Она делится на: а) практическую (наблюдательную) 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.

• Звёздная астрономия изучает закономерности пространственного распределения и движения звёзд, звёздных систем и межзвёздной материи с учётом их физических особенностей.
• Космохимия изучает химический состав космических тел, законы распространённости и распределения химических элементов во Вселенной, процессы сочетания и миграции атомов при образовании космического вещества. Иногда выделяют ядерную космохимию, изучающую процессы радиоактивного распада и изотопный состав космических тел. Нуклеогенез в рамках космохимии не рассматривается.

В этих двух разделах в основном решаются вопросы второй задачи астрономии (строение небесных тел).

• Космогония рассматривает вопросы происхождения и эволюции небесных тел, в том числе и нашей Земли.
• Космология изучает общие закономерности строения и развития Вселенной.

На основании всех полученных знаний о небесных телах последние два раздела астрономии решают её третью задачу (происхождение и эволюция небесных тел).

Курс общей астрономии содержит систематическое изложение сведений об основных методах и главнейших результатах, полученных различными разделами астрономии.

Одним из новых, сформировавшихся только во второй половине XX века , направлений является археоастрономия , которая изучает астрономические познания древних людей и помогает датировать древние сооружения, исходя из явления прецессии Земли .

Звёздная астрономия

Почти все элементы, более тяжелые чем водород и гелий , образуются в звёздах.

Предметы астрономии

Задачи

Основными задачами астрономии являются :

1. Изучение видимых, а затем и действительных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы.
2. Изучение строения небесных тел, исследование химического состава и физических свойств (плотности, температуры и т. п.) вещества в них.
3. Решение проблем происхождения и развития отдельных небесных тел и образуемых ими систем.
4. Изучение наиболее общих свойств Вселенной , построение теории наблюдаемой части Вселенной - Метагалактики .

Решение этих задач требует создания эффективных методов исследования - как теоретических, так и практических. Первая задача решается путём длительных наблюдений, начатых ещё 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 сравнительно близких к Земле небесных тел: Луны , Солнца , планет , астероидов и т. д.

Решение второй задачи стало возможным в связи с появлением спектрального анализа и фотографии . Изучение физических свойств небесных тел началось во второй половине XIX века , а основных проблем - лишь в последние годы.

Третья задача требует накопления наблюдаемого материала. В настоящее время таких данных ещё недостаточно для точного описания процесса происхождения и развития небесных тел и их систем. Поэтому знания в этой области ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.

Четвёртая задача является самой масштабной и самой сложной. Практика показывает, что для её решения уже недостаточно существующих физических теорий. Необходимо создание более общей физической теории, способной описывать состояние вещества и физические процессы при предельных значениях плотности , температуры , давления . Для решения этой задачи требуются наблюдательные данные в областях Вселенной , находящихся на расстояниях в несколько миллиардов световых лет. Современные технические возможности не позволяют детально исследовать эти области. Тем не менее, эта задача сейчас является наиболее актуальной и успешно решается астрономами ряда стран, в том числе и России .

Наблюдения и виды астрономии

В XX веке астрономия разделилась на две основные ветви:

1. наблюдательная астрономия - получение наблюдательных данных о небесных телах, которые затем анализируются;
2. теоретическая астрономия - ориентирована на разработку моделей (аналитических или компьютерных) для описания астрономических объектов и явлений.

Эти две ветви дополняют друг друга: теоретическая астрономия ищет объяснения результатам наблюдений, а наблюдательная астрономия даёт материал для теоретических выводов и гипотез и возможность их проверки.

Бо́льшая часть астрономических наблюдений - это регистрация и анализ видимого света и другого электромагнитного излучения . Астрономические наблюдения могут быть разделены в соответствии с областью электромагнитного спектра, в которой проводятся измерения. Некоторые части спектра можно наблюдать с Земли (то есть её поверхности), а другие наблюдения ведутся только на больших высотах или в космосе (в космических аппаратах на орбите Земли). Подробные сведения об этих группах исследований приведены ниже.

Оптическая астрономия

Оптическая астрономия (которую ещё называют астрономией видимого света) - древнейшая форма исследования космоса . Сначала наблюдения зарисовывали от руки. В конце XIX века и большей части XX века исследования осуществлялись по фотографиям. Сейчас изображения получают цифровыми детекторами, в частности детекторами на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС). Хотя видимый свет охватывает диапазон примерно от 4000 Ǻ до 7000 Ǻ (400-700 нанометров) , оборудование, применяемое в этом диапазоне, позволяет исследовать ближний ультрафиолетовый и инфракрасный диапазон.

Инфракрасная астрономия

Инфракрасная астрономия касается регистрации и анализа инфракрасного излучения небесных тел. Хотя длина его волны близка к длине волны видимого света, инфракрасное излучение сильно поглощается атмосферой, кроме того, в этом диапазоне сильно излучает атмосфера Земли. Поэтому обсерватории для изучения инфракрасного излучения должны быть расположены на высоких и сухих местах или в космосе. Инфракрасный спектр полезен для изучения объектов, которые слишком холодны, чтобы излучать видимый свет (например, планеты и газопылевые диски вокруг звёзд). Инфракрасные лучи могут проходить через облака пыли, поглощающие видимый свет, что позволяет наблюдать молодые звезды в молекулярных облаках и ядрах галактик . Некоторые молекулы мощно излучают в инфракрасном диапазоне, и это даёт возможность изучать химический состав астрономических объектов (например, находить воду в кометах) .

Ультрафиолетовая астрономия

Ультрафиолетовая астрономия имеет дело с длинами волн примерно от 100 до 3200 Ǻ (10-320 нанометров) . Свет на этих длинах волн поглощается атмосферой Земли, поэтому исследование этого диапазона выполняют из верхних слоев атмосферы или из космоса. Ультрафиолетовая астрономия лучше подходит для изучения горячих звёзд (классов O и B), поскольку основная часть излучения приходится именно на этот диапазон. Сюда относятся исследования голубых звезд в других галактиках и планетарных туманностей, остатков сверхновых, активных галактических ядер. Однако ультрафиолетовое излучение легко поглощается межзвёздной пылью, поэтому в результаты измерений следует вносить поправку на неё.

Радиоастрономия

Радиоастрономия - это исследование излучения с длиной волны, большей чем один миллиметр (примерно) . Радиоастрономия отличается от большинства других видов астрономических наблюдений тем, что исследуемые радиоволны можно рассматривать именно как волны, а не как отдельные фотоны. Итак, можно измерить как амплитуду, так и фазу радиоволны, а для коротких волн это не так легко сделать .

Хотя некоторые радиоволны излучаются астрономическими объектами в виде теплового излучения, большинство радиоизлучения, наблюдаемого с Земли, является по происхождению синхротронным излучением, которое возникает, когда электроны движутся в магнитном поле . Кроме того, некоторые спектральные линии образуются межзвездным газом, в частности спектральная линия нейтрального водорода длиной 21 см .

В радиодиапазоне наблюдается широкое разнообразие космических объектов, в частности сверхновые звезды, межзвездный газ, пульсары и активные ядра галактик .

Рентгеновская астрономия

Рентгеновская астрономия изучает астрономические объекты в рентгеновском диапазоне. Обычно объекты излучают рентгеновское излучение благодаря:

Гамма-астрономия

Гамма-астрономия - это исследование самого коротковолнового излучения астрономических объектов. Гамма-лучи могут наблюдаться непосредственно (такими спутниками, как Телескоп Комптон) или опосредованно (специализированными телескопами, которые называются атмосферные телескопы Черенкова). Эти телескопы фиксируют вспышки видимого света, образующиеся при поглощении гамма-лучей атмосферой Земли вследствие различных физических процессов вроде эффекта Комптона, а также черенковское излучение .

Большинство источников гамма-излучения - это гамма-всплески , которые излучают гамма-лучи всего от нескольких миллисекунд до тысячи секунд. Только 10 % источников гамма-излучения активны долгое время. Это, в частности, пульсары, нейтронные звезды и кандидаты в чёрные дыры в активных галактических ядрах .

Астрономия, не связанная с электромагнитным излучением

С Земли наблюдается не только электромагнитное излучение, но и другие типы излучения.

Новым направлением в разновидности методов астрономии может стать гравитационно-волновая астрономия , которая стремится использовать детекторы гравитационных волн для наблюдения компактных объектов. Несколько обсерваторий уже построено, например, лазерный интерферометр гравитационной обсерватории LIGO . Впервые гравитационные волны были обнаружены в 2015 году.

Планетарная астрономия занимается не только наземными наблюдениями небесных тел, но и их непосредственным изучением с помощью космических аппаратов, в том числе доставивших на Землю образцы вещества. Кроме того, многие аппараты собирают различную информацию на орбите или на поверхности небесных тел, а некоторые и проводят там различные эксперименты.

Астрометрия и небесная механика

Астрометрия - один из старейших подразделов астрономии. Она занимается измерениями положения небесных объектов. Точные данные о расположении Солнца, Луны, планет и звезд когда-то играли чрезвычайно важную роль в навигации. Тщательные измерения положения планет привели к глубокому пониманию гравитационных возмущений, что позволило с высокой точностью рассчитывать их прошлое расположение и предсказывать будущее. Эта отрасль известна как небесная механика. Сейчас отслеживание околоземных объектов позволяет прогнозирования сближения с ними, а также возможные столкновения различных объектов с Землёй .

Измерения параллаксов ближайших звёзд - фундамент для определения расстояний в дальнем космосе и измерения масштабов Вселенной. Эти измерения обеспечили основу для определения свойств отдаленных звезд; свойства могут быть сопоставлены с соседними звёздами. Измерения лучевых скоростей и собственных движений небесных тел позволяет исследовать кинематику этих систем в нашей галактике. Астрометрические результаты могут использоваться для измерения распределения темной материи в галактике .

В 1990-х годах астрометрические методы измерения звездных колебаний были применены для обнаружения крупных внесолнечных планет (планет на орбитах соседних звёзд) .

Внеатмосферная астрономия

Исследования с помощью космической техники занимают особое место среди методов изучения небесных тел и космической среды. Начало было положено запуском в СССР в 1957 году первого в мире искусственного спутника Земли. Космические аппараты позволили проводить исследования во всех диапазонах длин волн электромагнитного излучения. Поэтому современную астрономию часто называют всеволновой. Внеатмосферные наблюдения позволяют принимать в космосе излучения, которые поглощает или очень меняет земная атмосфера: радиоизлучения некоторых длин волн, не доходят до Земли, а также корпускулярные излучения Солнца и других тел. Исследование этих, ранее недоступных видов излучения звезд и туманностей, межпланетной и межзвездной среды очень обогатило наши знания о физических процессах Вселенной. В частности, были открыты неизвестные ранее источники рентгеновского излучения - рентгеновские пульсары. Много информации о природе отдаленных от нас тел и их систем также получено благодаря исследованиям, выполненным с помощью спектрографов, установленных на различных космических аппаратах.

Многоканальная астрономия

Многоканальная астрономия использует одновременный приём электромагнитного излучения, гравитационных волн и элементарных частиц, испускаемых одним и тем же космическим объектом или явлением, для его изучения.

Теоретическая астрономия

Астрономы-теоретики используют широкий спектр инструментов, которые включают аналитические модели (например, политропы для приближенного поведения звезд) и численное моделирование. Каждый из методов имеет свои преимущества. Аналитическая модель процесса, как правило, лучше даёт понять суть того, почему это (что-то) происходит. Численные модели могут свидетельствовать о наличии явлений и эффектов, которых, вероятно, иначе не было бы видно .

Теоретики в области астрономии стремятся создавать теоретические модели и выяснить в исследованиях последствия этих моделирований. Это позволяет наблюдателям искать данные, которые могут опровергнуть модель или помогает в выборе между несколькими альтернативными или противоречивыми моделями. Теоретики также экспериментируют в создании или видоизменении модели с учётом новых данных. В случае несоответствия общая тенденция состоит в попытке достигнуть коррекции результата минимальными изменениями модели. В некоторых случаях большое количество противоречивых данных со временем может привести к полному отказу от модели.

Темы, которые изучают теоретические астрономы: звездная динамика и эволюция галактик, крупномасштабная структура Вселенной, происхождение космических лучей, общая теория относительности и физическая космология, в частности космология струн и астрофизика элементарных частиц. Теория относительности важна для изучения крупномасштабных структур, для которых гравитация играет значительную роль в физических явлениях. Это основа исследований чёрных дыр и гравитационных волн. Некоторые широко принятые и изучены теории и модели в астрономии, теперь включённые в модель Лямбда-CDM , - Большой Взрыв, расширение космоса, темная материя и фундаментальные физические теории.

Любительская астрономия

Астрономия - одна из наук, где вклад любителей может быть значительным . Общий объём любительских наблюдений больше, чем профессиональных, хотя технические возможности любителей намного меньше. Иногда они самостоятельно строят себе оборудование (как и 2 века назад). Наконец большинство ученых вышли именно из этой среды. Главные объекты наблюдений астрономов-любителей - Луна, планеты, звезды, кометы, метеорные потоки и различные объекты глубокого космоса, а именно: звездные скопления, галактики и туманности. Одна из ветвей любительской астрономии, любительская астрофотография, представляет собой фотографирование участков ночного неба. Многие любители специализируются по отдельным объектам, типам объектов или типам событий .

Астрономы-любители и сейчас продолжают вносить вклад в эту науку. Это одна из немногих дисциплин, где их вклад может быть значительным. Довольно часто они наблюдают покрытия астероидами звёзд, и эти данные используются для уточнения орбит астероидов. Иногда любители находят кометы, а многие из них регулярно наблюдают переменные звёзды. А достижения в области цифровых технологий позволили любителям добиться впечатляющего прогресса в области астрофотографии .

В образовании

С 2008 по 2017 годы астрономия не преподавалась в школах России в виде отдельного предмета . Согласно опросам ВЦИОМ в 2007 году 29 % россиян считали, что не Земля вращается вокруг Солнца, а наоборот - Солнце вращается вокруг Земли, а в 2011 году уже 33 % россиян придерживались этой точки зрения .

Коды в системах классификации знаний

• Государственный рубрикатор научно-технической информации (ГРНТИ) (по состоянию на 2001 год): 41 АСТРОНОМИЯ

См. также

	Портал «Астрономия »
	Астрономия в Викисловаре
	Астрономия в Викиучебнике
	в Викитеке
	Астрономия на Викискладе
	Астрономия в Викиновостях

Примечания

1. , с. 5.
2. // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
3. Звездообразование / Марочник Л. С. // Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Редкол.: Р. А. Сюняев (Гл. ред.) и др. - 2-е изд. - М. : Советская энциклопедия , 1986. - С. 262-267. - 783 с. - 70 000 экз.
4. Electromagnetic Spectrum (неопр.) . NASA. Дата обращения 8 сентября 2006. Архивировано 5 сентября 2006 года.
5. Moore, P. Philip"s Atlas of the Universe. - Great Britain: George Philis Limited, 1997. - ISBN 0-540-07465-9 .
6. Staff . Why infrared astronomy is a hot topic , ESA (11 September 2003). Архивировано 30 июля 2012 года. Дата обращения 11 августа 2008.
7. Infrared Spectroscopy – An Overview , NASA/IPAC. Архивировано 5 августа 2012 года. Дата обращения 11 августа 2008.

Ретроградное движение планет - такое движение, которое является обратным по отношению к прямому движению. Исторически ретроградным движением стали называть такое движение, которое является исключением или меньшинством в большинстве случаев обращения небесных тел.

Астрономия

Астрономия – естественная наука, изучающая небесные объекты и события. Этимология этого слова восходит к языку Древней Греции, где корень «astron» означает «звезда», а «nomos» - «закон», «культура». То есть, с древнегреческого это переводится как наука, изучающая законы звёзд. За всю историю существования человечества она прошла долгий и тернистый путь, местами переживая застой, а в некоторые эпохи – бурный расцвет.

Древность

Самые древние астрономы могли изучать лишь небесные объекты, доступные для наблюдения невооруженным глазом, то есть звёзды, некоторые планеты, и Солнце. Археологи нашли у древнейших цивилизаций артефакты, которые, вероятно, имели отношение к астрономическим наблюдениям. Эти исследования могли проводиться для определения времени проведения различных обрядов, то есть в церемониальных целях, а также – сезонов года, что имело большое значение в сельском хозяйстве древних людей.

Наиболее продвинутыми в плане наблюдений за небом цивилизациями в древности являлись греки, жители Древней Месопотамии, персы, индусы, китайцы, египтяне, а также – цивилизации Центральной Америки. Самые первые астрономы начинали с составления карт звёздного неба, нанесения путей следования планет и небесных светил. Исходя из первых наблюдений, древние люди формулировали первые гипотезы о перемещении Солнца, Луны и планет. Земля представлялась им центром Вселенной, где все небесные объекты вращались вокруг неё. Эта система известна как геоцентричная модель Вселенной Птолемея.

Большую роль в развитии науки о небе сыграли древние вавилоняне, которые первыми связали между собой математику и астрономию. Например, они установили, что лунные затмения повторяются циклически каждые 18 лет, 11 дней и 8 часов. Сейчас этот период известен как сарос.

Следом за вавилонянами существенный вклад в развитие астрономии внесли древние греки и эллинский мир. Греческая астрономия с самого начала отличалась рационалистическим подходом к наблюдаемым небесным явлениям, пытаясь объяснить их с точки зрения физики. В третьем веке до нашей эры Аристарх оценил расстояние до Луны и Солнца и оказался первым, кто предложил гелиоцентричную модель Вселенной. Во втором веке до нашей эры Гиппарх открыл явление прецессии оси, вычислил расстояние до Луны и изобрёл самый первый астрономический инструмент – астролябию. Гиппарх создал подробный каталог, включающий 1200 звёзд и большинство созвездий, наблюдаемых в северном полушарии Земли на широте Греции. Антикитерский механизм (150-180 гг. до н. э.) являлся самым ранним аналогом устройства, разработанного для вычисления положения Солнца, Луны и планет на заданную дату. Вплоть до XIV века н. э. не было изобретено ни одного инструмента, сопоставимого по точности, пока в Европе не разработали астрономические часы.

Средние века

На протяжении средневековья в Европе астрономия находилась в состоянии застоя, как минимум, до XIII века. Однако эта наука процветала в исламском мире и в других частях мира. Развитие астрономии привело к появлению первых астрономических обсерваторий в мусульманском мире уже в IX веке. В 964 году персидский астроном Азофи открыл . Сверхновая звезда SN 1006 – самая яркая сверхновая в известной истории – наблюдалась в Египте арабским астрономом Али-Ибн-Ридваном и китайскими астрономами в 1006 году. Некоторые видные исламские (преимущественно персидские и арабские) астрономы внесли существенный вклад в науку, в числе которых: Аль-Баттани, Тебит, Азофи, Аль-Бумасар, Бируни, Арзахель, Аль-Бирьянди, наблюдатели из обсерваторий Самарканда и Марагеха. В этот исторический период астрономы дали арабские имена многим ярким звёздам. Считается, что руины Великого Зимбабве и Тимбакуту могли использоваться как астрономические обсерватории. Европейцы долгое время полагали, что арабы в Африке южнее пустыни Сахары не проводили никаких наблюдений за небом, но современные открытия показывают, что это не так.

Научная революция

Внимание ! Анимация работает только в браузерах поддерживающих стандарт -webkit (Google Chrome, Opera или Safari).

• Солнце

  Солнце является звездой, которая представляет собой горячий шар из раскаленных газов в центре нашей Солнечной системы. Его влияние простирается далеко за пределы орбит Нептуна и Плутона. Без Солнца и его интенсивной энергии и тепла, не было бы жизни на Земле. Существуют миллиарды звезд, как наше Солнце, разбросанных по галактике Млечный Путь.

• Меркурий

  Выжженный Солнцем Меркурий лишь немного больше, чем спутник Земли Луна. Подобно Луне, Меркурий практически лишен атмосферы и не может сгладить следы воздействия от падения метеоритов, поэтому он как и Луна покрыт кратерами. Дневная сторона Меркурия очень сильно нагревается на Солнце, а на ночной стороне температура падает на сотни градусов ниже нуля. В кратерах Меркурия, которые расположены на полюсах, существует лед. Меркурий совершает один оборот вокруг Солнца за 88 дней.

• Венера

  Венера это мир чудовищной жары (еще больше чем на Меркурии) и вулканической активности. Аналогичная по структуре и размеру Земле, Венера покрыта толстой и токсичной атмосферой, которая создает сильный парниковый эффект. Этот выжженной мир достаточно горячий, чтобы расплавить свинец. Радарные снимки сквозь могучую атмосферу выявили вулканы и деформированные горы. Венера вращается в противоположном направлении, от вращения большинства планет.

• Земля

  Земля - планета океан. Наш дом, с его обилием воды и жизни делает его уникальным в нашей Солнечной системе. Другие планеты, в том числе несколько лун, также имеют залежи льда, атмосферу, времена года и даже погоду, но только на Земле все эти компоненты собрались вместе таким образом, что стало возможным существование жизнь.

• Марс

  Хотя детали поверхности Марса трудно увидеть с Земли, наблюдения в телескоп показывают, что на Марсе существуют сезоны и белые пятна на полюсах. В течение многих десятилетий, люди полагали, что яркие и темные области на Марсе это пятна растительности и что Марс может быть подходящим местом для жизни, и что вода существует в полярных шапках. Когда космический аппарат Маринер-4, прилетел у Марсу в 1965 году, многие из ученых были потрясены, увидев фотографии мрачной планеты покрытой кратерами. Марс оказался мертвой планетой. Более поздние миссии, однако, показали, что Марс хранит множество тайн, которые еще предстоит решить.

• Юпитер

  Юпитер - самая массивная планета в нашей Солнечной системе, имеет четыре больших спутника и множество небольших лун. Юпитер образует своего рода миниатюрную Солнечную систему. Чтобы превратится в полноценную звезду, Юпитеру нужно было стать в 80 раз массивнее.

• Сатурн

  Сатурн - самая дальняя из пяти планет, которые были известны до изобретения телескопа. Подобно Юпитеру, Сатурн состоит в основном из водорода и гелия. Его объем в 755 раз больше, чем у Земли. Ветры в его атмосфере достигают скорости 500 метров в секунду. Эти быстрые ветра в сочетании с теплом, поднимающимся из недр планеты, вызывают появление желтых и золотистых полос, которые мы видим в атмосфере.

• Уран

  Первая планета найденная с помощью телескопа, Уран был открыт в 1781 году астрономом Уильямом Гершелем. Седьмая планета от Солнца настолько далека, что один оборот вокруг Солнца занимает 84 года.

• Нептун

  Почти в 4,5 млрд. километрах от Солнца вращается далекий Нептун. На один оборот вокруг Солнца у него уходит 165 лет. Он невидим невооруженным глазом из-за его огромного расстояния от Земли. Интересно, что его необычная эллиптическая орбита, пересекается с орбитой карликовой планеты Плутона из-за чего Плутон находится внутри орбиты Нептуна порядка 20 лет из 248 за которые совершает один оборот вокруг Солнца.

• Плутон

  Крошечный, холодный и невероятно далекий Плутон был открыт в 1930 году и долго считался девятой планетой. Но после открытий подобных Плутону миров, которые находились еще дальше, Плутон был переведен в категорию карликовых планет в 2006 году.

В годы Ренессанса предложил солнечной системы. Его работа была расширена и усовершенствована и Иоганном Кеплером. Галилей использовал телескоп для проведения наблюдений.

Кеплер первым разработал систему, которая корректно описывала движения планет вокруг Солнца. Но он не смог сформулировать теорию, которая объясняла бы это вращение. Этот момент дополнил Исаак Ньютон, разработавший небесную механику и открывший закон гравитации. Он также изобрёл телескоп-рефлектор.

Английский астроном Джон Флестид внёс в каталог более 3000 звёзд. Последующие открытия были тесно связаны с совершенствованием качества телескопов. Каталоги звёздного неба год за годом пополнялись новыми объектами. Астроном внёс в каталог многие туманности и галактики, а в 1781 году открыл планету Уран – первую планету, недоступную для наблюдения невооружённым глазом! Первое измерение расстояния до звёзд было произведено Фредериком Бесселом, когда в 1838 году он вычислил параллакс звезды 61 Лебедя.

Новое время

Значительные достижения в развитии астрономии связаны с появлением новых приборов, таких как спектроскоп и фотоаппарат. Йозеф Фраунгофер обнаружил около 600 линий в Солнца в 1815-1816 гг., которые Густав Кирхгоф в 1859 году связал с различными элементами в его составе. Учёные того времени установили, что звёзды подобны Солнцу, различаясь размерами, массами, температурами и составом входящих в них газов и элементов.

В XX веке астрономы пришли к выводу о существовании великого множества галактик, подобных нашей – . Наблюдение за ними привело учёных к понимаю того, как устроена Вселенная.

Теоретические изыскания позволили открыть , блазары и радиогалактики.

В Новейшее время была сформулирована , дающая ответ на вопрос о происхождении Вселенной, а во второй половине XX века после обнаружения реликтового излучения из теории она превратилась в научный факт.

В XXI веке астрономия развивается семимильными шагами наряду с астрофизикой и космологией. Можно ожидать, что нынешних современников ждут ошеломляющие открытия, которые перевернут наши традиционные представления об устройстве мира.

Астрономия (греч. - звезда - закон) 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.

Особенности астрономии как науки

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.
Подразделение астрономии