Предмет астрономії, її розвиток і значення в житті суспільства

Предмет астрономії, її розвиток і значення в житті суспільства

План лекції

1. Предмет астрономії. Галузі астрономії.
2. Історія розвитку астрономії.
3. Світоглядне і господарське значення астрономії. Космонавтика 

1. Предмет астрономії. Галузі астрономії.

Астрономія — наука про фізичну будову, рух, походження і еволюцію небесних тіл, їх систем і Всесвіту в цілому. Сама назва "астрономія" походить від грецьких слів: "астрон" — світло і "номос" — закон. Сукупність досліджуваних астрономією об'єктів складає Всесвіт.

Традиційними об'єктами дослідження є Сонце, зорі, планети і їх супутники, метеорні тіла, туманності, зоряні системи і Всесвіт в цілому. З прогресом науки зв’язано відкриття нових об’єктів — пульсарів, квазарів (квазізоряних радіо джерел), космічних променів (частинок високих енергій), пошук теоретично передбачуваних "чорних дір" і гравітаційних хвиль.

Астрономія істотно відрізняється від інших галузей природознавст­ва. В основі інших природничих наук лежить експеримент. Фізик чи хімік можуть штучно створювати ті чи інші умови і досліджувати, як зміна цих умов впливає на перебіг певного процесу.

Основа астрономії - спостереження. Вивчаючи потоки електро­магнітних хвиль від небесних світил, астрономи не тільки змогли визна­чити відстані до них, дослідити фізичні умови в їхніх надрах, встанови­ти хімічний склад їхніх атмосфер, з'ясувати внутрішню будову, але й на­креслити шляхи їхньої еволюції впродовж мільярдів років.

Можна сказати, що сучасна астрономія утримується на трьох «ки­тах»: по-перше, це потужна світлоприймальна техніка, тобто телескопи з найрізноманітнішими допоміжними приладами та світлореєструвальними пристосуваннями; по-друге, вся сукупність законів, ідей і методів теоретичної фізики, встановлених і розроблених за останні триста років; по-третє, весь складний і різноманітний математичний апарат у поєднанні з можливостями сучасної обчислювальної техніки.

Сучасна астрономія — широко розгалужена наука. Розділи астрономії тісно пов'язані між собою і можна виділити 6 основних.

1. Астрометрія. Розробляє теоретичні методи, техніку вимірів на небесній сфері і способи математичної обробки. До астрометрії входить: служба часу, календар, побудова географічних координат пунктів на земній поверхні.

Підрозділи астрометрії:

а) сферична астрономія - розробляє математичні методи визначення видимих положень і руху небесних світил, а також системи лічби часу;

б) практична астрономія - розробляє способи спостереження і методи їх обробки, теорія астрономічних приладів. Практична астрономія використовується в морській, супутниковій, авіаційній навігації і в геодезії.

2. Небесна механіка — наука про просторовий рух небесних тіл і їх систем під дією сил взаємного тяжіння або іншої фізичної природи. Обчислення видимих положень (ефемерид) і визначення орбіт небесних тіл складає основу даного розділу (носить назву теоретичної астрономії).

3. Астрофізика. Завдання полягає у вивченні фізичних станів і процесів, що відбуваються на поверхні і в надрах небесних тіл, їх хімічного складу, властивостей середовища між небесними тілами.

а) теоретична — займається поясненням фізичних процесів і явищ, що відбуваються на небесних тілах на основі теоретичної фізики.

б) практична — розробляє способи астрофізичних спостережень і їх обробки, займається теорією і практичним використанням астрофізичних інструментів.

Розвиток техніки приводить до виникнення нових розділів астрофізики. Наприклад, радіоастрономія (досліджує небесні тіла через радіолокацію). До найновіших розділів відносимо: інфрачервона і рентгенівська астрономія, g-астрономія, нейтринна астрономія.

4. Зоряна астрономія. Дослідження руху і розподілу в просторі зір, газопилових туманностей і зоряних систем, їх структура і еволюція, проблема стабільності. Найбільшим розділом є позагалактична астрономія, яка вивчає властивості і розподіл зоряних систем-галактик, які знаходяться за межами нашої зоряної системи.

5. Космогонія — розробляє проблеми походження і еволюції небесних тіл і їх систем, зокрема проблему походження Сонячної системи. Займається проблемою зоре-утворення. Допомагає зрозуміти сучасні геофізичні і геологічні процеси, що проходять в надрах Землі.

6. Космологія — вивчення Всесвіту як єдиного цілого, виявлення геометричної структури Всесвіту, його еволюції та походження всіх об'єктів, що заповнюють його.

1. Історія розвитку астрономії.

Початок астрономія бере в глибині віків. Перші астрономічні відомості про зміну пір року, періодичність сонячних і місячних затемнень відомі ще більше 4 тисячоліть назад в Стародавньому Китаї. В цей же час астрономія дістає розвитку в країнах Ближнього Сходу і Єгипті. Астрономія в більшості розвивається завдяки потребам людської практики: сільськогосподарські роботи, розливи рік, прокладка караванних шляхів, мореплавання і ін.

Вже в III тис. до н. е. давні вавілоняни уважно слідкували за рухом так званих «блукаючих світил», які, на відміну від нерухомих зір, не займали постійних положень на небі, а рухались, переміщаючись із сузір'я в сузір'я. Від давніх греків до нас дійшла їхня загальна назва - планети, від римлян - власні назви: Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн. До числа планет у ті часи відносили ще й Сонце та Місяць, бо вони також «блукали» небом по сузір'ях.

Не знаючи справжніх причин руху планет на небі, давні спос­терігачі склали уявлення, за яким Сонце, Місяць і згадані п'ять світил є «провісниками волі богів». Наприклад, на клинописних таб­личках, датованих 2300 р. до н. е., читаємо: «Якщо Венера з'яв­ляється на сході в місяці айяру і Великі та Малі Близнята оточують її, і всі чотири, як і вона, темні, тоді цар Елама буде уражений хворобою і не залишиться живим».

Розвиток математики, особливо геометрії, приводить до розвитку астрономії. Давньогрецькими астрономами на базі геоцентричної системи світу розроблена теорія видимого руху планет, Місяця, Сонця (великий внесок Гiппархом ІІ ст. до н. е., найбільш повна теорія — Птоломей ІІ ст. н. е.).

В пору середньовіччя астрономія, як і решта наук в Європі занепала, лише арабські і середньоазіатські вчені змогли добитись незначних успіхів. Коректуванням і переобчисленням таблиць видимих планетних рухів займались середньоазіатські вчені Беруні (973 - 1048), Улугбек (1394 -1449) та інші.

Величезним внеском була опублікована в 1543р. праця польського вченого Миколи Коперніка (1473 - 1543). Він відмовився від геоцентричної системи і в основу теорії поклав геліоцентричну систему, в якій центром світу було Сонце. Використовуючи геліоцентричну систему Коперніка і багаторічні дослідження планет датського астронома Тихо Браге (1546 - 1601), Іоганн Кеплер (1571 - 1630) встановив 3 закони планетних рухів.

З відкриття Ісаком Ньютоном (1643 - 1727) аксіом динаміки і закону тяжіння бурхливий розвиток отримала небесна механіка. Французькі математики Лагранж (1736 - 1813) і Лаплас (1749 - 1827) заклали основи сучасній теорії руху великих планет і Місяця. Повним підтвердженням теорії було відкриття в 1846р. на основі математичних розрахунків планети Нептун французьким вченим У. Левер`є (1811 - 1877).

Паралельно з небесною механікою розвивалося і спостереження. Свій початок воно бере з Галілея (1564 - 1642), який вперше використав підзорну трубу в якості телескопа (1610), чим започаткував астрономічне приладобудування. Галілеєм досліджено ряд нових явищ: відкриття супутників Юпітера, дослідження поверхні Місяця, відшукання фаз Венери, розклад Молочного Шляху на окремі зірки.

Багато цінних спостережень виконано на межі 18 і 19 століть. Удосконалення телескопів (зростає роздільна здатність і якість зображення) дає можливість проникнути в середину Всесвіту (англ. астроном Гершель (1738 - 1822)). Відкрито і досліджено зоряні скупчення і туманності, кратні і змінні зорі.

З застосуванням фотографії і спектрального аналізу в середині 19 ст. зародилась астрофізика. До середини 20 ст. вияснилось, що зорі входять в склад грандіозної зоряної системи — Галактики, а спіральні туманності зображають аналогічні зоряні системи, що знаходяться за межами Галактики. Виявлено явище розходження галактик, що вказувало на розширення видимої частини Всесвіту — Метагалактики.

В 40-х роках дослідження поширено на радіодіапазон. Виник розділ астрономії — радіоастрономія. Знайдено незвичайні класи небесних тіл —квазари, пульсари, фонове реліктове випромінювання (подібно до випромінювання абсолютно чорного тіла з температурою 3К).

1957р. новий етап розвитку в астрономії. Запуск перших штучних супутників (перетворення астрономії з науки теоретичної в практичну).

Посадка космічних апаратів на Місяць, доставка місячного ґрунту на Землю, перша висадка людей на Місяць, посадка літаючих апаратів на поверхні Венери і Марса, польоти космічних апаратів поблизу Юпітера, Сатурна і їх супутників — те нове, що було досягнуто в останнє двадцятиріччя.