Что такое астрономия

Что такое астрономия?

Поднимая глаза к звездному небу в теплую летную ночь, каждый из нас задумывается – а что там, как все это устроено и кто мы в этой Вселенной? Мысли о бренности земного существования и необъятности космического, мысли о великом и малом, о том, что небо – это черный бархат, а звезды это капли молока, а днем, наверно, будут облака… Все это лирика, а ученые вглядываются в звездное небо совсем с другим подходом. И результаты их исследований поражают с каждым разом все более. Так чем же занимается наука астрономия? И зачем она нужна?

Что изучает наука Астрономия?

Астрономия – это наука, которая занимается изучением строения Вселенной. Она изучает расположение, движение, физическую природу, происхождение и эволюцию небесных тел и систем. Фундаментальные свойства окружающей нас Вселенной также являются предметом изучения астрономии. Если более конкретно, то астрономия изучает Солнце и другие звезды, планеты и их спутники, черные дыры, галактики и туманности, квазары, астероиды и многое другое. Астрономия – это такая наука, которая призвана объяснить непонятные явления, происходящие во Вселенной и объясняющие нашу жизнь.

Когда появилась Астрономия?

Можно сказать, что астрономия появилась в тот момент, когда человек начал задавать себе вопросы об устройстве нашего мира. Первые представления о Вселенной были весьма примитивными, они исходили из религии. Уже с 6-4 в. До н.э. люди начали изучать звезды и их движение. С развитие математических знаний и физических исследований совершенствовались представления человека о Вселенной. Первая астрономическая революция произошла в 1500 г. до н.э. – именно тогда возникла сферическая астрономия, появились точные календари, а значит астрометрия. Жрецы Вавилона, которые составляли астрономические таблицы, календари племен майя, сведения, сохранившиеся со времен Древнего Китая и Древнего Египта – все это стояло у истоков астрономии. Впервые древнегреческие ученые, в частности Пифагор, предположили, что Земля имеет форму шара, Аристарх Самосский – что земля вращается вокруг Солнца. Основным достижением этого периода является возникновение геоцентрической теории мира. Существенный вклад в развитие астрономии внес Галилей.

С появлением телескопов ученые открыли Млечный путь, позже множество галактических пространств, а с начала 20 века развитие астрономии пошло семимильными шагами. Самым большим достижением современных ученых стало возникновение теории об эволюции Вселенной, согласно которой она расширяется с течением времени.

Из каких разделов состоит астрономия?

Астрономия как наука о Вселенной включает в настоящее время несколько разделов:

Кроме того, существует разделы, которые изучают закономерности пространственного расположения звезд и планет, рассматривают эволюцию небесных тел.

Основа астрономии – это наблюдения

Астрономы не могут ставить опыты, как, к примеру, это могут делать физики. Почти вся информация, которая имеется у астрономов о небесных телах, получена с помощью электромагнитного излучения.

Наблюдения за Вселенной очень сложный и трудоемкий процесс, он требует внимательности, регулярности и сосредоточенности. Поэтому разговор о единице измерения, как о метрах и километрах в астрономии просто невозможен.

При изучении солнечной системы используется астрономическая единица. Это размер большой полуоси орбиты Земли: 1 а.е. = 149 миллионов километров. Более крупные единицы длины – световой год и парсек, а также их производные (килопарсек, мегапарсек) – нужны в звездной астрономии и космологии. Световой год – расстояние, которое проходит луч света в вакууме за один земной год. Он равен примерно 9,5•1015 м. Парсек исторически связан с измерением расстояний до звезд по их параллаксу и составляет 1 пк = 3,263 светового года = 206 265 а.е. = 3,086•1016 м.

Методы, которые используются в других науках, таких как математика и физика, широко применяются и в астрономии. Космос является единственным местом, где вещество способно существовать 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.

Астрономия как хобби

Астрономия и космонавтика всегда интересовала и привлекала миллионы людей. Астрономов любителей в мире не счесть, часто именно благодаря ним сделано много астрономических открытий. Например, в 2009 году австралиец Энтони Уэсли, наблюдая за Юпитером, обнаружил следы падения космического тела на планету, предположительно это могла быть комета.

С помощью астрономии мы познаем законы природы и наблюдаем постепенную эволюцию нашего мира. Астрономия во многом определяет мировоззрение людей. В начале XXI века стали популярны космические темы о галактиках и пришельцах, к сожалению, очень часто весьма некомпетентные. Интерес журналистов, не разбирающихся в вопросах космоса, мнения ученых, основанные на неподтвержденных фактах, заставляют многих людей верить в псевдонаучные открытия.

Сегодня создано и создается огромное количество качественных научных видеофильмов о космосе, различных звездах, планетах и галактиках: великолепно выполненная графика и реальные съемки из космоса не оставят вас равнодушными и помогут лучше понять эту интересную науку – астрономию. Некоторые из таких фильмов вы можете посмотреть ниже.

Автор: Татьяна Сидорова, дата обновления: 15.03.2018
Перепечатка без активной ссылки запрещена!

Источник

Астрономия

Астрономия полезна потому, что она возвышает нас над нами самими; она полезна потому, что она величественна; она полезна потому, что она прекрасна. Именно она являет нам, как ничтожен человек телом и как он велик духом.
Анри Пуанкаре

Что такое астрономия?

Это наука, которая изучает Вселенную. А именно её движение, порядок и устройство. Помимо этого она занимается изучением происхождения и развития небесных тел и систем. Проще говоря, астрономия занимается исследованием космоса, планет и других объектов.

Правила астрономии основаны на наблюдениях и исследовании окружающего мира.

Как появилось понятие астрономия

Понятие астрономия возникло в Древней Греции. Ещё в то время, когда Пифагор и Аристотель начали изучать Вселенную.

Считается, что произошло понятие астрономия из древнегреческих слов астром-звезда и номос-закон. Получается, что переводится оно как звёздный закон. Или, наоборот, закон о звёздах.

Пифагор и Аристотель

Что изучает астрономия

Предметом изучения астрономии является целая Вселенная. Соответственно, сюда относятся все её объекты и системы.
Возникает вопрос: какие именно объекты и явления изучает астрономия? Разумеется, это звёзды, планеты, метеоры и кометы. Вдобавок, астрономия занимается исследованием галактик, туманностей и всего, что расположено в космическом пространстве.
Проще говоря, космос и есть предмет изучения астрономии.

Когда появилась наука

На самом деле, астрономия возникла раньше других наук. Действительно, это одна из самых древних наук.
Хотя какой-то конкретной даты образования астрономии назвать не удастся. Потому что зарождалась она очень давно. Приблизительно в III-II веках до нашей эры.
Необходимость в изучении окружающего мира появилась у наших предков с потребностью к выживанию. Связано это, в первую очередь, со способностью ориентирования на местности. Также на наблюдениях создавались принципы земледелия. Уже в те далёкие времена люди учились отсчитывать время. Все знания использовались во многих сферах деятельности человека. Пожалуй, начиная от базовых потребностей, таких как пропитание, одежда. И заканчивая расширением кругозора и удовлетворением своего любопытства.

Античная астрономия

Принято считать, что основоположником науки является учёный Гиппарх. Ведь он один их первых, кто рассчитал движение Солнца и Луны. Вообще-то, он и описал их. Кстати, Гиппарх ввёл разделение звёзд на шесть классов, основываясь на их яркости. Между прочим, эта классификация актуальна до сих пор.

Задачи астрономии

Как и любая другая наука, астрономия преследует свои цели и задачи.

Сейчас выделяют три главные задачи:
1) изучение положений и движения небесных тел, а также определение их форм и размеров;
2) изучение строения и структуры небесных тел;
3) исследование образования, развития и будущего небесных тел.

Раньше астрономия больше основывалась на философских взглядах. Теперь же, с развитием технологий это более точная наука. Безусловно, сегодня она тесно переплетается с математикой, физикой, химией и биологией. Несомненно, философия также не исключена из основ астрономии.

В чём состоит основная цель астрономии? Вероятно, что вы уже поняли её.
Указанная нами фундаментальная наука нацелена на изучение и исследование явлений и объектов Вселенной. Разумеется, для того, чтобы понять саму суть Вселенной. Узнать структуру и особенности.
Человечество мечтает постичь её тайны и загадки. Учёные пытаются объяснить, как всё образовалось. Более того, все хотят выяснить, что нас ждёт в будущем. Доискаться до истины и получить истинное представление о мире.

Благодаря астрономии мы уже многое узнали. В дальнейшем, можно с уверенностью сказать, нас ждёт еще много нового. Ведь прогресс не стоит на месте. Без сомнения, наука развивалась, развивается и будет развиваться.
А пока, до скорых встреч!

Источник

Астрономия

Древность

Представляя Землю центром мира, ученые древности заранее ставили себя в тупик.

Самые древние астрономы могли изучать лишь небесные объекты, доступные для наблюдения невооруженным глазом, то есть звёзды, некоторые планеты, Луну 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

SN 1604 или Сверхновая Кеплера

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 Галактику Андромеды. 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

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

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

Сатурн

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 Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель солнечной системы. Его работа была расширена и усовершенствована Галилео Галилеем 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 Уильям Гершель 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

Спектры излучения разных источников света

Значительные достижения в развитии астрономии связаны с появлением новых приборов, таких как спектроскоп и фотоаппарат. Йозеф Фраунгофер обнаружил около 600 линий в спектре 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 – Млечному Пути. Наблюдение за ними привело учёных к понимаю того, как устроена Вселенная.

Теоретические изыскания позволили открыть чёрные дыры, нейтронные звёзды, квазары, пульсары, блазары и радиогалактики.

В Новейшее время была сформулирована теория Большого взрыва, 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.

Источник

Астрономия

Введение в астрономию

План урока:

Что такое астрономия

Сам термин «астрономия» появился благодаря таким ученым, как Пифагор и Гиппарх еще в III-II в. до н.э. В современном мире выделят несколько разделов науки астрономии.

Астрономия изучает как Вселенную в целом, так и ее объекты по отдельности. Это звезды, кометы, планеты, созвездия, галактики и т.д. Кроме этого ученые-астрономы посвящают свое время изучению черных дыр, туманности, системе небесных координат.

Связь астрономии с другими науками

Прослеживается тесная связь астрономи с другими науками. Математика, физика, химия, география, биология, механика, радиоэлектроника – это только часть наук, без которых не обходятся современные ученые-астрономы. Знания, полученные в процессе изучения этих предметов, обязательно облегчат и овладение астрономией как предметом.

Для осуществления астрономических исследований, расчета координат, траекторий небесных тел, необходимо владеть математическими, географическими знаниями. Знания химии нужны для определения химического состава небесных светил, объяснения химических процессов, происходящих в космическом пространстве. Не обойтись без физики, которая поможет разобраться в физических процессах, которые осуществляются на звездах, а также изучить форму небесных светил. Исследовать значение и происхождение названий созвездий, звезд, планет поможет лингвистика. Научиться пользоваться телескопом, изучить его строение и производить исследования в космосе поможет радиоэлектроника, механика. Как влияет солнечный свет на все живое на планете, объясняет биология. История перенесет нас в далекое прошлое и поможет разобраться в происхождении небесных тел, познакомит с древними астрономами.

Вселенная и ее масштабы

Современная наука доказала, что Вселенная имеет свои границы. Ученые измеряют ее размер световыми годами и насчитывают их около 45.7 миллиардов. Если представить, что один световой год равен 10 триллионам километров, то попробуйте представить себе масштабы Вселенной.

Какие тела заполняют Вселенную

Вселенную наполняют различные небесные тела. Их еще называют космическими телами Вселенной. Среди них выделяют:

Размеры небесных тел вселенского пространства могут быть как микроскопическими, так и гигантскими. Метеориты, астероиды и кометы относятся к малым телам Вселенной. Ученые продолжают изучать небесные тела и открыли самое большое тело во Вселенной. Им стала звезда UY Scuti. Ее радиус в 1700 раз превышает радиус Солнца.

Познакомимся поближе с небесными телами и определим их характеристики.

Астероиды – это глыбы из камня, которые образуют астероидный пояс. Он находится между орбитами Юпитера и Марса. Форма у астероидов неправильная, диаметр тел начинается от 30 метров и может достигать десятки километров. На данный момент ученые открыли более 97 853 768 этих малых космических тел Вселенной. Движение астероидов происходит по орбите вокруг Солнца.

Кометы – состоят из твердого ядра. Приближаясь к Солнцу, ядро начинает нагреваться и происходит испарение веществ, из которых оно состоит. В результате этого происходит образование газовой оболочки, а потом возникает хвост. По мере удаления от Солнца хвост и оболочка исчезают. Изредка кометы можно наблюдать невооруженным взглядом. Последней кометой, которая за последние 7 лет четко просматривалась на ночном небе, была C/2020 F3 NEOWISE. Это произошло в июле 2020 года. В основном же эти небесные тела ученые изучают с помощью телескопа.

Метеороиды – твердые небесные тела, размер которых больше атома, но меньше астероида. Они могут быть как первичными объектами, так и представлять собой фрагменты космических объектов, причем не только астероидов. Небесные тела, попавшие в атмосферу, называют метеорами. К ним относят осколки комет или астероидов.

Часть метеороида, достигшая земной поверхности, принято называть метеоритом. Другими словами, метеорит – это любое тело космического происхождения, упавшее на поверхность другого небесного объекта.

После падения метеориты оставляют след – кратер. На сегодняшний день крупнейший кратер Уилкса имеет диаметр 500 км.

Кратер от метеорита

Звезды – свет и тепло исходит от этих небесных тел. Они представляют собой массивные шары, состоящие из газа. Ближайшая звезда к Земле – Солнце. На ночном небе при отсутствии облаков можно наблюдать самые разные звезды. Их значение оценили еще наши предки. Эти «мерцающие точки» помогали ориентироваться в пространстве, о них часто писали в мифах и религиозных историях. Еще в древности, люди, не имеющие никакой техники, видели в звездах образы самых различных существ. Так начали выделять созвездия. На сегодняшний день их насчитывается 88, 12 из которых являются зодиакальными.

Планеты – достаточно большие шарообразные объекты, вращающиеся вокруг Солнца по определенной оси и не являющиеся спутником другого космического тела. В Солнечной системе 8 планет:

Телескопы: наземные и космические

Специальный прибор, который используют для наблюдения за космическими объектами, называется телескоп. Главная его задача – собрать как можно больше света от небесного тела и увеличить угол зрения, под которым это небесное тело можно изучать. Улавливаемый прибором свет пропорционален его объективу. Следовательно, чем больше объектив у телескопа, тем мельче объекты он может уловить.

Первый телескоп появился благодаря ученому Галилео Галилею в 1609 году. Принцип его работы практически ничем не отличался от уже имеющихся на то время подзорных труб. Для своего прибора ученый использовал более мощные линзы, которые позволили увеличить изображение в 20 раз. Телескоп помог сделать первые важные открытия в космосе. Сейчас он хранится в одном из музеев Флоренции.

С помощью наземных телескопов можно наблюдать за Солнцем, планетами, спутниками. Но вот изучить детально звезды не получится. Даже в самый мощный прибор они видны как маленькие мерцающие точки.

Наземный телескоп

Более детально познакомиться с космосом и Вселенной позволяют космические телескопы, расположившиеся на орбите. Это настоящие гиганты, они помогают даже в изучении истории Вселенной. Первый космический телескоп подняли в воздух в августе 1957 года. На высоте 25 км он сделал съемку Солнца в высоком расширении.

Космический телескоп

Современные космические и наземные телескопы оснащены компьютерными программами. Они передают картинку на монитор, что позволяет увидеть изображение в таком виде, в каком оно представлено в действительности, без каких-либо искажений.

Где находятся самые крупные оптические телескопы

Как правило, телескопы устанавливают в отдаленных местах от городской суеты. Для этого подходят горные местности, либо бескрайние пустыни. К числу крупнейших телескопов мира относят:

Самый крупный телескоп России БТА (Большой Телескоп Альт-Азимутальный) расположен в горах на высоте 2070 м в Карачаево-Черкесии. Диаметр его зеркала составляет 6 метров.

Всеволновая астрономия

Первые ученые-астрономы для изучения космического пространства использовали исключительно оптические телескопы. Следовательно, изучить и описать они могли лишь то, что непосредственно улавливал их взор. Сегодня же астрономия достигла значительных высот, ведь ученые могут вести свои наблюдения на различных длинах волн. Новые знания и технологии способствовали выделению совершенно новых дисциплин, таких как гамма-астрономия, радиоастрономия и рентгеновская астрономия.

Каждый космический объект излучает ряд волн, невидимых для человеческого глаза. Но их можно измерить специальными приборами. Необходимость таких измерений неоценимо важна. Например, гамма- или рентгеновское излучение, которое приходит из космоса на Землю, рассказывает о грандиозных процессах, происходящих в самых глубинках Вселенной. Из-за гигантских расстояний человек не может наглядно изучить все космические объекты. Все знания человечества о космосе базируются на излучении, которое исходит от небесных тел. Так удалось определить расстояние между объектами во Вселенной, их состав, возраст, размер и т.д.

Понятие «всеволновая астрономия» означает, что современные наблюдения за космическими телами ведутся во всех известных диапазонах электромагнитного излучения.

Как развивалась отечественная космонавтика

История развития отечественной космонавтики берет свое начало с середины ХХ столетия. В 1946 году основали Опытно-конструкторское бюро №1, его задачей стала разработка спутников, ракет-носителей и баллистических ракет. Спустя 10 лет силами бюро была спроектирована первая ракета-носитель, с помощью которой в космос был запущен первый искусственный спутник планеты Земля.

После запуска искусственного спутника развитие космонавтики приобрело совершенно другие темпы. Спустя некоторое время в космическое пространство был запущен еще один спутник, но на его борту уже находилось живое существо – собака по имени Лайка.

Запуски межпланетных станций позволили заняться исследованием Луны, а уже в 1959 году космический аппарат достиг поверхности спутника Земли. В это время Советский Союз получил снимки обратной стороны Луны, что позволило ученым присвоить названия практически всем основным формам рельефа на спутнике.

Первая фотография обратной стороны Луны

Важным событием в развитии отечественной космонавтики стал полет первого человека в космос. Состоялось это 12 апреля 1961 года на корабле «Восток» пилотируемым Юрием Гагариным. В 1965 году человек впервые вышел в открытый космос.

До 1991 года отечественная космонавтика радовала множеством открытий и достижений:

Запуск первого искусственного спутника Земли

4 октября 1957 года стал знаменательным для всей мировой космонавтики. В этот день был осуществлен запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Это событие стало началом изучения космического пространства и открыло новые возможности в развитии не только отечественной, но и мировой космонавтики.

Космодром Байконур, находящийся в Казахстане, стал площадкой для первого запуска первого искусственного спутника Земли. Для этого использовалась ракета-носитель Р-7. Спутник пребывал в космическом пространстве 92 дня, 1440 раз облетел вокруг Земли, что позволило ученым впервые произвести изучение верхних слоев ионосферы. Также была получена достаточно важная информация о работе аппаратуры в космических условиях и произведена проверка расчетов.

Первый искусственный спутник Земли

Современная космонавтика и ее достижения

Огромный прорыв сделала современная космонавтика в своем развитии. Сегодня о космосе говорится как о реальном, а не как о чем-то сказочно далеком. Запуск современного космического корабля, полеты в космическое пространство стали хоть и дорогостоящими, но обычными явлениями в жизни российского государства.

Не вызывает ни у кого удивления космический туризм, когда за определенную плату можно полетать на космическом корабле. На высоком уровне проходят космические исследования. Современные ученые работают над созданием солнечных электростанций, разрабатывают технологи влияния на климат Земли.

С 2016 года начал свою работу космодром «Восточный» в Амурской области. Это позволило России совершать запуски космических кораблей со своей территории и не зависеть от других стран.

В недалеком будущем в планах запуск пилотируемых кораблей на поверхность Луны, беспилотных космических аппаратов для исследований космического пространства, реализация программы «Морской старт».

Приоритетной задачей для России стало дальнейшее развитие отечественной космонавтики, изучение возможностей современной космической отрасли и выведение ее на передовые мировые рубежи.

Источник

Астрономия

Астрономия является одной из древнейших наук. Доисторические культуры оставили после себя такие астрономические артефакты как древнеегипетские монументы и Стоунхендж. А первые цивилизации вавилонян, греков, китайцев, индийцев и майя уже проводили методические наблюдения ночного небосвода. После изобретения телескопа развитие астрономии было значительно ускорено. 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.

В XX веке астрономия разделилась на две главные ветви: наблюдательную и теоретическую. Наблюдательная астрономия — это получение наблюдательных данных о небесных телах, которые затем анализируются. Теоретическая астрономия ориентирована на разработку компьютерных, математических или аналитических моделей для описания астрономических объектов и явлений. Эти две ветви дополняют друг друга: теоретическая астрономия ищет объяснения результатам наблюдений, а наблюдательная астрономия используется для подтверждения теоретических выводов и гипотез.

2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности астрономией и её понимания. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы всё ещё могут играть активную роль. Любительская астрономия привнесла свой вклад в ряд важных астрономических открытий.

Содержание

Этимология

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:

Эти три раздела в основном решают первую задачу астрономии (исследование движения небесных тел), и их часто называют классической астрономией.

Ряд разделов астрофизики выделяется по специфическим методам исследования.

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

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

Изучение звёзд и звёздной эволюции имеет фундаментальное значение для нашего понимания Вселенной. Астрономы изучают звёзды с помощью и наблюдений, и теоретических моделей, а сейчас и с помощью компьютерного численного моделирования.

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

Предметы астрономии

Задачи астрономии

Основными задачами астрономии являются [1] :

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.

История астрономии

Ещё в глубокой древности люди заметили взаимосвязь движения небесных светил по небосводу и периодических изменений погоды. Астрономия тогда была основательно перемешана с астрологией. Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время.

Астрономия — одна из старейших наук, которая возникла из практических потребностей человечества. По расположению звезд и созвездий первобытные земледельцы определяли наступления времен года. Кочевые племена ориентировались по Солнцу и звездам. Необходимость в летоисчислении привела к созданию календаря. Есть доказательства, что еще доисторические люди знали об основных явлениях, связанных с восходом и заходом Солнца, Луны и некоторых звезд. Периодическая повторяемость затмений Солнца и Луны была известна уже очень давно. Среди древнейших письменных источников встречаются описания астрономических явлений, а также примитивные расчетные схемы для предсказания времени восхода и захода ярких небесных тел и методы отсчета 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. е. 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 и вместе с простыми, но эффективными приборами, 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 2 в. до н. е. составил один из первых звездных каталогов. В произведении Птолемея «Альмагест», написанном в 2 ст. н. э., изложены т. н. геоцентрическую систему мира, которая была общепринятой на протяжении почти полутора тысяч лет. В средневековье астрономия достигла значительного развития в странах Востока. В 15 в. Улугбек построил вблизи Самарканда обсерваторию с точными в то время инструментами. Здесь был составлен первый после Гиппарха каталог звёзд. С 16 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.

Рождение современной астрономии связывают с отказом от геоцентрической системы мира Птолемея (II век) и заменой ее 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, нашу Галактику и физическую природу звезд, Солнца, планет и других космических тел. Появление крупных телескопов и осуществления систематических наблюдений привели к открытию, что Солнце входит в состав огромной дискообразной системы, состоящей из многих миллиардов звезд — 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.

В XX веке астрономия разделилась на две основные ветви: наблюдательный и теоретическую. Наблюдательная астрономия сосредоточена на наблюдениях небесных тел, которые затем анализируют с помощью основных законов физики. 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 наблюдательный астрономию применяют для подтверждения теоретических выводов и гипотез.

Научно-техническая революция XX века имела чрезвычайно большое влияние на развитие астрономии в целом и особенно астрофизики. Создание оптических и радиотелескопов с высоким разрешением, 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 звезд и космогонии Солнечной системы. Достижением астрофизики XX века стала релятивистская космология — теория эволюции Вселенной в целом.

2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности и понимании астрономии. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы все еще ​​могут играть активную роль. Любительская астрономия внесла свой ​​вклад в ряд важных астрономических открытий.

Астрономические наблюдения

Оптическая астрономия

Инфракрасная астрономия

Ультрафиолетовая астрономия

Радиоастрономия

Рентгеновская астрономия

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

Гамма-астрономия

Астрономия полей, которые не основываются на электромагнитном спектре

К Земле, исходя из очень больших расстояний, попадает не только электромагнитное излучение, но и другие типы элементарных частиц.

Планетарная астрономия использует также непосредственное изучение с помощью космических кораблей и исследовательских миссий типа «по образцам и обратно» (Sample Return). К ним относятся полеты миссий с использованием датчиков; спускных аппаратов, которые могут проводить эксперименты на поверхности объектов, а также позволяют осуществлять удаленное зондирование материалов или объектов и миссии доставки на Землю образцов для прямых лабораторных исследований.

Астрометрия и небесная механика

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 обогатили наши знания о физических процессах Вселенной. В частности, было открыто неизвестные ранее источники рентгеновского излучения — рентгеновские пульсары. Много информации о природе отдаленных от нас тел и их систем также одержана благодаря исследованиям, выполненным с помощью установленных спектрографов на различных космических аппаратах.

Теоретическая астрономия

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 видоизменению модели с учетом новых данных. В случае несоответствия общая тенденция состоит в попытке сделать минимальными изменения в модели и откорректировать результат. В некоторых случаях большое количество противоречивых данных со временем может привести к полному отказу от модели.

Любительская астрономия

Источник

Значение слова «астрономия»

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

В частности, астрономия изучает Солнце и другие звёзды, планеты Солнечной системы и их спутники, экзопланеты, астероиды, кометы, метеороиды, межпланетное вещество, межзвёздное вещество, пульсары, чёрные дыры, туманности, галактики и их скопления, квазары и многое другое.

В XX веке астрономия разделилась на две главные ветви: наблюдательную и теоретическую. Наблюдательная астрономия — это получение наблюдательных данных о небесных телах, которые затем анализируются. Теоретическая астрономия ориентирована на разработку компьютерных, математических или аналитических моделей 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.

2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности астрономией и её понимания. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы всё ещё могут играть активную роль. Любительская астрономия привнесла свой вклад в ряд важных астрономических открытий.

Из всех естественных наук астрономия более других подвергалась нападкам папской курии. Лишь в 1822 году инквизиция формально объявила — в противоречии с прежними воззрениями католической церкви, — что в Риме дозволено печатание книг, в которых изложены суждения о движении Земли и неподвижности Солнца, после чего при издании Индекса запрещённых книг 1835 года из него были исключены имена Коперника, Кеплера и Галилея.

АСТРОНО’МИЯ, и, мн. нет, ж. [от греч. astron — звезда и nomos — закон]. Наука о небесных телах.

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Источник

астрономия

Полезное

Смотреть что такое «астрономия» в других словарях:

АСТРОНОМИЯ — АСТРОНОМИЯ, отрасль науки, существующая с древнейших времен, предметом которой является Вселенная и ее составляющие элементы, в том числе движение небесных тел относительно друг друга, их положение на небесной сфере, физическое и химическое… … Научно-технический энциклопедический словарь

АСТРОНОМИЯ — (от греч. astron светило, и nomos закон). Наука о небесных телах. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. АСТРОНОМИЯ греч., от astron, звезда, и nomos, закон. Наука о небесных светилах. Объяснение 25000… … Словарь иностранных слов русского языка

АСТРОНОМИЯ — (от астро. и греч. nomos закон) наука о строении и развитии космических тел, образуемых ими систем и Вселенной в целом. Астрономия включает сферическую астрономию, практическую астрономию, астрофизику, небесную механику, звездную астрономию,… … Большой Энциклопедический словарь

АСТРОНОМИЯ — АСТРОНОМИЯ, наука о строении и развитии космических тел, образуемых ими систем и Вселенной в целом. Основные разделы астрономии: астрофизика (исследует физические явления, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом пространстве, а … Современная энциклопедия

АСТРОНОМИЯ — (Astronomy) одна из древнейших наук, исследующая природу, движение и расположение небесных светил. Мореходная А. отдел дисциплины кораблевождения, основная задача которого заключается в наложении способов определения места корабля в открытом море … Морской словарь

астрономия — урания; астрология, астроанатомия, астрофизиология Словарь русских синонимов. астрономия сущ., кол во синонимов: 17 • ареография (1) • … Словарь синонимов

Астрономия — АСТРОНОМИЯ, наука о строении и развитии космических тел, образуемых ими систем и Вселенной в целом. Основные разделы астрономии: астрофизика (исследует физические явления, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом пространстве, а … Иллюстрированный энциклопедический словарь

астрономия — наука о строении, развитии и движении космических тел, их систем и Вселенной в целом. Для судовождения важную роль играет мореходная астрономия … Морской биографический словарь

АСТРОНОМИЯ — АСТРОНОМИЯ, астрономии, мн. нет, жен. (от греч. astron звезда и nomos закон). Наука о небесных телах. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

АСТРОНОМИЯ — АСТРОНОМИЯ, и, жен. Наука о космических телах, образуемых ими системах и о Вселенной в целом. | прил. астрономический, ая, ое. Астрономическая единица (расстояние от Земли до Солнца). Астрономическое число (перен.: чрезвычайно большое). Толковый… … Толковый словарь Ожегова

Астрономия — См. путь В. В. Виноградов. История слов, 2010 … История слов

Источник

Что такое астрономия? Определение термина, объекты изучения и связь с другими науками

Астрономия – это наука, которая занимается изучением Вселенной, космического пространства, небесных тел и связных с ними явлений. Объектами изучения астрономия являются Солнце и другие звезды, планеты и их спутники, экзопланеты, кометы, астероиды, метеориты, межпланетная и межзвездная среда, пульсары, черные дыры, туманности, галактики и многое другое. В целом, астрономия изучает все, что происходит вне атмосферы Земли.

Исторически она начиналась с наблюдения за небесными телами, то есть объектами, которые видно на небе: звезды, планеты, кометы. Сегодня же она описывает и многие другие тела, которые невозможно увидеть невооруженным взглядом – экзопланеты, черные дыры, нейтронные звезды, квазары. Куда важнее то, что современная астрономия не просто описывает объекты, а объясняет их эволюцию, предсказывает дальнейшее развитие. Например, известно, что Солнцу около 4,6 млрд лет, и через 5 млрд лет оно превратится в красного карлика, расширившись почти до земной орбиты.

Астрономия тесно переплетена с физикой, именно с помощью физических законов объясняются почти все процессы, протекающие в космосе. Также астрономы используют химию. Астрономические расчеты требуют использования мощной вычислительной техники, а часто и специальных математических теорий.

Как ни странно, есть в астрономии место и для биологии. Специальная дисциплина, астробиология, исследует возможность существования жизни на других планетах. Она же пытается дать объяснение тому, как жизнь возникла на Земле.

Астрометрия – раздел астрономии, изучающий положение светил. Специалисты этой дисциплины составляют каталоги звездного неба, находят новые звезды и галактики. Другой раздел, теоретическая астрономия, позволяет рассчитать положение небесных тел в будущем, зная их текущее положение. Небесная механика описывает силы (в основном гравитационные), которые действуют между космическими объектами, позволяет вычислять массу планет и звезд.

Список использованных источников

Источник

Что такое Астрономия

Астрономия (от греч. astron — светило, и nomos — закон) — это наука, которая изучает Вселенную и все небесные тела в ней.

То есть объекты изучения астрономии — это все небесные тела: Солнце, планеты и их спутники, кометы и астероиды, звёзды, звёздные системы и скопления, туманности, галактики (наша — Млечный путь, и другие), квазары и др.

Наука изучает, как образовались эти небесные тела, как они движутся, взаимодействуют друг с другом и как изменяются со временем.

Античная астрономия возникла ещё в 6 в. до н. э. Современная — в 15–16 вв. н. э.

Астроном — это учёный, профессионал в области астрономии.

Когда возникла астрономия

Движение Солнца, расположение звёзд на небе, смена времён года — эти и другие вопросы интересовали людей ещё в античности.

Человек стал изучать окружающий мир не только для практических целей (например, знания о расположении звёзд, движении Солнца и сторонах света были нужны ему для лучшего ориентирования на местности, а время приливов и отливов и продолжительность сезонов — для урожая). Он также пытался познать себя и своё место в мире.

Ещё в 6 в. до н. э. человек смог определить повторяемость солнечных и лунных затмений. А в 3 в. до н. э. древнегреческий учёный Эратосфен измерил радиус Земли.

Пик развития античной астрономии пришёлся на 2 в. до н. э., когда древнегреческий астроном и математик Птолемей разработал модель движения небесных тел — геоцентрическую систему мира.

По наблюдениям Птолемея, Земля неподвижна и находится в центре мира, а вокруг неё вращаются планеты, Солнца и другие небесные светила.

Моментом возникновения современной астрономии называют переход на гелиоцентрическую систему мира (Солнце — в центре, вокруг него вращаются планеты) в 15–16 вв. н. э.

Эта система была создана ещё в 3 в. до н. э. Польский астроном Николай Коперник (1473–1543) её усовершенствовал, а итальянский учёный Галилео Галилей в 17 в. подтвердил.

Разделы астрономии

Астрономия включает несколько более узких разделов:

Читайте подробнее про Галактику.

Каковы задачи астрономии

Астрономия как наука не существует отдельно. Античная астрономия была тесно связана с философией и теологией. Современная — неразрывна от физики, химии, биологии и других наук.

Задача астрономии не только изучить Вселенную и небесные тела в ней. Она даёт толчок развитию других наук и стимулирует развитие новых технологий.

Таким образом, в её задачи входит:

Источник

Что такое астрономия и что она изучает?

Не раз, поднимая глаза к ночному небу, мы задавались вопросом – что находится в этом бесконечном пространстве?

Вселенная таит в себе множество тайн и загадок, но существует наука под названием астрономия, которая уже много лет изучает космос и пытается объяснить его происхождение. Что это за наука? Чем занимаются астрономы и что именно изучают?

Что означает слово «астрономия»?

Термин «астрономия» появился в Древней Греции в III–II столетиях до нашей эры, когда в научной среде блистали такие ученые, как Пифагор и Гиппарх. Понятие является сочетанием двух древнегреческих слов – ἀστήρ (звезда) и νόμος (закон), то есть астрономия – это закон о звездах.

Не следует путать этот термин с другим понятием – астрологией, которая занимается изучением воздействия небесных тел на Землю и человека.

Что такое астрономия?

Астрономией называют науку о Вселенной, определяющую расположение, структуру и образование небесных тел. В современное время она включает в себя несколько разделов:

– астрометрию, которая изучает расположение и движение космических объектов;

– небесную механику – определение массы и формы звезд, изучение законов их передвижения под воздействием сил тяготения;

– теоретическую астрономию, в рамках которой ученые разрабатывают аналитические и компьютерные модели небесных тел и явлений;

– астрофизику – изучение химических и физических свойств космических объектов.

Отдельные ветви науки направлены на изучение закономерностей пространственного расположения звезд и планет во Вселенной и рассмотрение эволюции небесных тел.

В XX веке в астрономии появился новый раздел под названием археоастрономия, направленный на изучение астрономической истории и выяснение познаний в области звезд в древние времена.

Что изучает астрономия?

Предметами астрономии являются Вселенная в целом и все находящиеся в ней объекты – звезды, планеты, астероиды, кометы, галактики, созвездия. Астрономы изучают межпланетные и межзвездные вещества, время, черные дыры, туманности и системы небесных координат.

Словом, под их пристальным вниманием находится всё, что связано с космосом и его развитием, в том числе астрономические инструменты, символы и обсерватории.

Когда появилась астрономия?

Астрономия – одна из самых древних наук на Земле. Точную дату ее появления назвать невозможно, но хорошо известно, что изучением звезд люди занимались как минимум с VI–IV тысячелетий до нашей эры.

До наших дней дошло множество астрономических таблиц, оставленных жрецами Вавилона, календари племен майя, Древнего Египта и Древнего Китая. Большой вклад в развитие астрономии и изучение небесных светил сделали древнегреческие ученые. Пифагор первым предположил, что наша планета имеет форму шара, а Аристарх Самосский первым сделал выводы о ее вращении вокруг Солнца.

Долгое время астрономия была связана с астрологией, но в эпоху Возрождения выделилась в отдельную науку. Благодаря появлению телескопов ученые сумели открыть галактику Млечный Путь, а в начале XX века поняли, что Вселенная состоит из множества галактических пространств.

Наибольшим достижением современности стало появление теории об эволюции Вселенной, согласно которой она расширяется с течением времени.

Что такое любительская астрономия?

Любительская астрономия – это хобби, при котором люди, не имеющие отношения к научным и исследовательским центрам, ведут наблюдение за космическими объектами. Надо сказать, что подобное развлечение вносит весомый вклад в общее развитие астрономии.

Любителями было сделано множество интересных и достаточно важных открытий. В частности, в 1877 году русский наблюдатель Евграф Быханов первым высказал современные взгляды на образование Солнечной системы, а в 2009 году австралиец Энтони Уэсли обнаружил следы падения космического тела (предположительно кометы) на планету Юпитер.

Источник

Что такое астрономия?

Если совсем просто, то астрономия — это наука, изучающая небо и небесные тела. В далеком прошлом астрономы изучали все, что происходило на небе выше облаков — солнце и звезды, луну и планеты, полярные сияния и метеоры — то, что в народе называют «падающими звездами». Все редкие космические явления — вспышки сверхновых и новых звезд, а также появления хвостатых комет — попадали в поле внимания астрономов. Но вотчиной астрономов были также и атмосферные явления, например, гало, которые время от времени появляются вокруг Луны или Солнца.

Сегодня астрономы изучают только те объекты и физические процессы, которые лежат за пределами плотных слоев атмосферы Земли, — космические тела и космос в целом. Можно сказать, что астрономы изучают строение, происхождение и эволюцию небесных тел.

Усилия астрономов не прошли даром. За последние несколько сот лет они построили впечатляющую, величественную, захватывающую дух картину мира.

Скопление галактик в созвездии Волосы Вероники. Фото: NASA/Hubble

Выяснилось, что мы живем в огромной, непрерывно расширяющейся Вселенной возрастом около четырнадцати миллиардов лет. Наша Вселенная настолько огромна, что даже свету, быстрее которого не может двигаться ничего, требуются многие миллиарды лет, чтобы достичь ее удаленных уголков (из-за расширения Вселенной пересечь ее обычным способом не удастся никогда и ничему). Вселенная содержит тысячи миллиардов галактик, каждая из которых состоит из десятков, сотен и даже тысяч миллиардов звезд. Галактики можно назвать звездными островами, между которыми находится огромное, почти полностью лишенное звезд, пространство.

Мы находимся в одной из таких галактик, которая называется Млечный Путь. Помимо Солнца в состав Млечного Пути входит около 400 миллиардов звезд. Все звезды, которые мы можем видеть на небе ясной ночью, принадлежат Млечному Пути.

Солнце — рядовая звезда, не слишком большая и не слишком маленькая, не слишком яркая, но и не слишком тусклая, не очень массивная, но и далеко не самая легкая. Среди огромного разнообразия звезд по совокупности параметров оно находится приблизительно в середине.

Солнце окружено по меньшей мере восемью большими планетами, десятком планет поменьше (карликовых планет), миллионами астероидов и комет, а также бесчисленным количеством еще более мелких тел — камней и метеороидов. Все вместе они образуют Солнечную систему.

Еще не так давно никто не знал точно, существуют ли у других звезд такие же системы. Но за последние 30 лет астрономы научились находить и исследовать подобные системы. Оказалось, что практически у каждой звезды нашей галактики есть по меньшей мере одна планета. Не за горами тот день, когда ученые смогут выявлять у далеких звезд планеты, похожие на Землю.

Млечный Путь над горами в Словакии. Фото: Vaclav Hyza

Сегодня существует масса интересных книг с прекрасными цветными иллюстрациями, в которых подробно описываются планеты Солнечной системы, звезды, строение Млечного Пути и других галактик, а также история и эволюция всей Вселенной. Но мало где рассказывается о том, что многие грандиозные объекты можно при желании увидеть собственными глазами. Иногда для этого сгодится совсем небольшой телескоп или даже бинокль, а для наблюдения некоторых астрономических явлений достаточно ваших глаз.

Конечно, глаз не фотография, и далекие галактики в окуляре вашего телескопа будут выглядеть не так, как в глянцевом журнале — просто туманными бесцветными пятнышками света. Многие разочаровываются, увидев бледное сияние галактик или туманностей в телескоп. Другие, наоборот, восхищаются, ведь уловили тот свет, который путешествовал в безбрежном пространстве многие миллионы лет; это не обычный свет электрической лампочки, отразившийся от глянца книги.

Астрономия как хобби

Астрономия считается точной наукой вроде математики или физики. Чтобы профессионально заниматься астрономией, нужно хорошо знать физику (иногда даже химию), владеть специальным математическим аппаратом и иметь навыки программирования. Кроме того, наука — это большая рутина, постоянное уточнение уже известных фактов и скрупулезный поиск неизвестных.

Хотя сами астрономы полагают, что их профессия — самая романтическая, многим обилие формул и вычислений кажется ужасно сложным и скучным.

Если вы из таких людей, я хочу вас успокоить: чтобы самостоятельно заниматься астрономией, прикоснуться к красоте ночного неба не нужно обладать математическим складом ума!

А что нужно?

На первых порах вам не понадобится ничего, кроме ясного и — желательно — темного неба. (В наши дни это становится настоящей проблемой!) Если вам понравится созерцать звезды и созвездия, наблюдать метеоры, Луну и движение планет, вы, возможно, захотите рассмотреть звездное небо подробнее. Тогда вы сможете по желанию выбрать себе бинокль или недорогой телескоп для общих наблюдений.

Телескоп Celestron Astromaster 130 eq — недорогой любительский телескоп для знакомства со звездным небом на экваториальной монтировке (штативе). Источник: Rother Valley Optics

В конце концов вы поймете, что какие-то объекты или типы наблюдений вам нравятся больше, чем другие, и тогда придет пора покупать специализированное оборудование — более дорогое, но и более качественное.

Может быть, вам будет достаточно того, что имеется под рукой, и будете наслаждаться простыми прогулками по звездному небу. А может быть, в какой-то момент вы решите, что астрономические наблюдения — просто не ваше занятие, и оставите его. Как и любое хобби, любительская астрономия — это прежде всего удовольствие и отдых, а уже потом все остальное. Если вы не испытываете положительных эмоций при наблюдении звездного неба, то тогда и заниматься этим не стоит.

Кстати, на вашем месте я бы не недооценивал познавательный момент астрономических наблюдений? Знаете ли вы, что сегодня любители астрономии регулярно совершают астрономические открытия? Они открывают новые, неизвестные до этого космические тела — астероиды и кометы, переменные звезды, сверхновые и новые звезды, и даже новые туманности!

Да вы и сами можете совершить астрономическое открытие! (Конечно, не сразу, но приобретя в деле астрономических наблюдений базовый опыт.) Это не шутки! Сейчас, при том, что в распоряжении профессиональных астрономов имеется куча суперкрутых телескопов, шансы на это не уменьшаются! Дело в том, что большие телескопы используются для наблюдения специальных объектов — никто не будет с помощью «Хаббла» искать новые кометы или внимательно следить за Юпитером. И потому для честолюбивых любителей сохраняется большое поле для деятельности.

Подробнее узнать, чем занимаются астрономы-любители, вы можете здесь.

Чем не является астрономия?

Астрономия не ставит себе целью, не умеет и не может предсказывать судьбу и характер человека по звездам. Этим занимается астрология. Астрономы частенько обижаются, когда их называют астрологами. По правде говоря, астрономы уверены, что предсказывать судьбы отдельных людей, как, впрочем, и судьбы мира, по движению небесных светил невозможно.

Тем не менее, связь между астрономией и астрологией есть. В прошлом, когда еще не был выработан научный метод как таковой, между астрономией и астрологией не было четких границ. По сути, развитию астрономии в древности способствовали не только практические нужды, вроде составления календаря, но и астрологические прихоти сильных мира сего. Желая знать будущее, короли и императоры поддерживали астрологов и тем самым косвенно поощряли развитие астрономии, без которой невозможно было бы предсказывать расположение небесных светил на годы вперед.

С чего начать изучение астрономии?

Если вас привлекает звездное небо, но вы совсем ничего не понимаете в астрономии, то вам может оказаться довольно трудно приступить к наблюдениям. Даже читая популярные статьи в интернете, не всегда понятно, как отличить планеты от звезд? Что такое фазы Луны? Что такое слабые звезды? А соединение планет? Что такое блеск, яркость и светимость? Что стоит за этими терминами?

Бывает и так, что вы весьма смутно представляете себе те объекты, которые изучает астрономия. Например, вам неясно, чем планеты отличаются от звезд, или что представляют из себя галактики.

Обилие странной терминологии может привести к большой путанице. Поэтому лучше всего начать с чтения популярных книжек по астрономии или с посещения астрономических форумов, где вы сможете найти много простой и полезной информации. Или с чтения базовых статей, которые есть на этом сайте.

Я надеюсь, что и данная статья поможет войти в курс дела тем, кто совершает свои первые шаги в астрономии.

Источник

Лекция. Что изучает астрономия

Специальность 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

курс III группа: 1с1, 2с1, 3с1, 4с1

Преподаватель: Жданова Наталия Владимировна

ЛЕКЦИЯ 1. Что изучает астрономия. Наблюдения- основа астрономии. (2 часа)

1. Что изучает астрономия.

2. Ее связь с другими науками.

Предмет астрономии

Название астрономия заимствовано из греческого языка (astron — звезда, nomos — закон), то есть это наука, изучающая законы звезд. Сейчас известно, что во Вселенной кроме звезд (рис. 1.1) существует много других космических тел и их комплексов — планет, астероидов, комет, галактик, туманностей. Поэтому астрономы изучают все объекты, находящиеся за пределами Земли, и их взаимодействие между собой. Слово космос в переводе с греческого означает порядок, в отличие от хаоса, где царит беспорядок. То есть древнегреческие ученые понимали, что во Вселенной действуют законы, поэтому на небе существует определенный порядок. В наше время под словом космос мы представляем себе Вселенную. В современной астрономии используются различные методы исследования Вселенной. Астрономы не только собирают информацию о далеких мирах, изучая излучение, поступающее из космоса на поверхность Земли, но и проводят эксперименты в ближнем и дальнем космическом пространстве.

Краткая история астрономии

Издавна небо поражало воображение людей своей загадочностью, но много веков оставалось для них недоступным и потому священным. Фантазия людей населила небо богами, управляющими миром и решающими судьбу каждого человека. Ночью призрачное сияние звезд завораживало людей, поэтому древние астрономы объединили отдельные звезды в фигуры людей и животных — так появились названия созвездий. Затем были замечены светила, движущиеся среди звезд, — их назвали планетами (с греч. — блуждающая).

Первые попытки объяснить таинственные небесные явления были предприняты в Древнем Египте более 4000 лет назад и в Древней Греции еще до начала нашей эры. Египетские жрецы составили первые карты звездного неба, дали названия планетам.

Великий древнегреческий философ и математик Пифагор в VI в. до н. э. выдвинул идею, что Земля имеет форму шара и «висит» в пространстве, ни на что, не опираясь. Астроном Гиппарх во II в. до н. э. определил расстояние от Земли до Луны и открыл явление прецессии оси обращения Земли.

Древнегреческий философ Клавдий Птолемей во II в. н. э. создал геоцентрическую систему мира, в которой Земля находится в центре. Землю в пространстве окружают 8 сфер, на которых расположены Луна, Солнце и пять известных в то время планет: Меркурий, Венеpa, Марс, Юпитер и Сатурн.

На 8-й сфере находятся звезды, которые соединены между собой и обращаются вокруг Земли как единое целое. В XVI в. польский астроном Николай Коперник предложил гелиоцентрическую систему мира, в которой в центре находится Солнце, а планета Земля и другие планеты обращаются вокруг него по круговым орбитам.

Гениальность открытия Коперником гелиоцентрической системы мира состояла в том, что он, разрушив границу между небом и Землей, выдвинул гипотезу, что во Вселенной действуют одни и те же законы, справедливые как на Земле, так и в космосе.

В 1609 г. итальянский физик Галилео Галилей впервые применил телескоп для наблюдения за небесными светилами, открыл спутники Юпитера и увидел звезды Млечного Пути.

XVIII в. в истории астрономии связан с именем английского ученого Исаака Ньютона, который открыл закон всемирного тяготения. Заслуга Ньютона заключается в том, что он доказал универсальность силы гравитации, то есть та же сила, которая действует на яблоко во время его падения на Землю, притягивает также Луну, обращающуюся вокруг Земли. Сила притяжения управляет движением звезд и галактик, а также влияет на эволюцию всей Вселенной.

В XIX в. начался новый этап в изучении космоса, когда немецкий физик Йозеф Фраунгофер в 1814 г. открыл линии поглощения в спектре Солнца — фраунгоферовы линии, затем линии поглощения были обнаружены в спектрах других звезд. С помощью спектров астрономы определяют химический состав, температуру и даже скорость движения космических тел.

В XX в. создание выдающимся немецким физиком Альбертом Эйнштейном общей теории относительности помогло астрономам понять странное красное смещение линий поглощения в спектрах далеких галактик, которое было открыто американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 г. Хаббл доказал, что галактики разлетаются, и позже ученые создали теорию эволюции Вселенной от ее зарождения до современности. Это послужило толчком к созданию новой науки — космологии.

4 октября 1957 г. началась эра космонавтики. В этот день в Советском Союзе был запущен в космос первый в мире искусственный спутник Земли, в создании которого принимали участие и украинские ученые. Сегодня в космосе летают сотни автоматических станций, которые исследуют не только околоземное пространство, но и другие планеты Солнечной системы.

Наш космический адрес

Мы живем на Земле — одной из планет Солнечной системы. Эти планеты движутся по своим орбитам вокруг Солнца. Большинство планет (кроме Венеры и Меркурия) имеют спутники, которые обращаются вокруг своей планеты. В Солнечную систему кроме Солнца и планет со спутниками входят также сотни тысяч астероидов, или малых планет, миллионы кометных ядер и метеорное вещество. Относительно Солнца планеты располагаются в следующем порядке: ближайшая — Меркурий, за ним — Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Относительные размеры Солнца и планет Солнечной системы. Средний радиус Земли 6370 км.

Количественный состав Солнечной системы:

За Нептуном вокруг Солнца обращаются еще тысячи малых планет, которые почти не освещаются его лучами.

Расстояния в космическом пространстве настолько велики, что измерять их в обычных для нас километрах неудобно, поэтому астрономы выбрали единицами измерения астрономическую единицу и световой год.

Вне Солнечной системы, на расстоянии более чем 100000 а. е., начинается зона притяжения других звезд. Невооруженным глазом на небе можно увидеть около 6000 звезд, которые образуют 88 созвездий. На самом деле звезд намного больше, но от далеких светил поступает так мало света, что их можно наблюдать только в телескоп. Большие скопления звезд, удерживающиеся силой тяжести, называют галактиками. Во Вселенной находятся миллиарды галактик, среди них есть и наша Галактика (пишется с большой буквы), которую называют Чумацкий Шлях или Млечный Путь. На ночном небе мы видим ее как серебристую полосу. Наша Галактика (с греч. — Млечный Путь) — это огромная система, в которой обращаются вокруг центра 400 млрд звезд. Горячие звезды расположены в виде диска со спиральными рукавами.

Из других галактик, видимых невооруженным глазом, выделяется Туманность Андромеды. Эта звездная система по размерам и форме подобна нашей Галактике, и свет от нее долетает до Земли за 2,3 млн лет, то есть расстояние до нее — 2,3 млн св. лет. Галактики расположены в скоплениях и формируют ячеистую структуру Вселенной. Наиболее удаленные космические объекты, которые еще можно увидеть в современные телескопы, — квазары. Они находятся на расстоянии 10 млрд св. лет от Земли.

Астрономическая единица (а. е.) — среднее расстояние от Земли до Солнца.

1 а.е. ≈ 150х10 6 км

Световой год — расстояние, которое преодолевает свет за 1 год, двигаясь со скоростью 300000 км/с.

1 св. год ≈ 10 13 км

Другие галактики — звездные системы, состоящие из миллиардов звезд, обращающихся вокруг общего центра

Если в будущем земляне захотят обмениваться информацией с другими мирами, то наш космический адрес можно записать так: планета Земля, Солнечная система, Галактика, Вселенная.

Для любознательных

Во Вселенной зарегистрировано около 10 млрд галактик. Если в каждой галактике насчитывается в среднем 1011 звезд, то общее количество звезд во Вселенной достигает фантастической цифры 1021. Это астрономическое число с 21 нулем представить себе трудно, поэтому можно посоветовать следующее сравнение. Если разделить все звезды во Вселенной на количество людей на Земле, то каждый из нас был бы обладателем одной галактики, то есть примерно 200 млрд звезд.

Основные разделы астрономии

Современная астрономия — чрезвычайно разветвленная наука, развитие которой напрямую связано с научно-техническим прогрессом человечества. Астрономия делится на отдельные направления, в которых используются присущие только им методы и средства исследования.

Космология — раздел астрономии, изучающий строение и эволюцию Вселенной как единого целого. Возможно, в будущем космология объединит все естественные науки: физику, математику, химию, биологию, философию — для того чтобы дать ответ на основные проблемы нашего бытия:

Астрометрия — раздел астрономии, изучающий положение и движение небесных тел и их систем

Небесная механика — раздел астрономии, изучающий законы движения небесных тел

Астрофизика — раздел астрономии, изучающий природу космических тел: их строение, химический состав, физические свойства

Космология изучает строение и эволюцию Вселенной как единого целого

Для любознательных

Иногда астрономию отождествляют с астрологией, так как их названия похожи. На самом деле между астрономией и астрологией есть существенное отличие: астрономия — это наука, которая изучает происхождение и эволюцию космических тел, а астрология не имеет ничего общего с наукой, поскольку предполагает, что с помощью звезд можно предсказать будущее. Астрологи рисуют различные схемы расположения звезд и планет, составляют гороскопы (с греч. — заглянуть в будущее), при помощи которых предсказывают судьбу человека.

Выводы

Астрономия — это наука, изучающая различные космические тела и их системы, а также процессы, происходящие при взаимодействии этих тел между собой. В течение последнего тысячелетия представления людей о Вселенной существенно изменились — от геоцентрической системы мира Птолемея с хрустальными сферами вокруг Земли к современной величественной картине безграничного космоса. Астрономия тесно связана с другими естественными науками — физикой, химией, математикой, биологией, философией, потому что на Земле и в космосе действуют одни и те же законы природы. В нашей Вселенной нет ничего вечного — образуются и взрываются звезды и планеты, рождаются и гибнут цивилизации. Вечным остается только один вопрос: «Почему существует Вселенная и почему в этом странном мире живем мы?»

Тесты

А. Солнце.
Б. Юпитер.
В. Сатурн.
Г. Земля.
Д. Венера.

А. Марс.
Б. Сатурн.
В. Уран.
Г. Землю.
Д. Юпитер.

А. Время.
Б. Расстояние до планет.
В. Период обращения.
Г. Расстояние до звезд.
Д. Расстояние до Земли.

А. Волосатая звезда.
Б. Хвостатая звезда.
В. Блуждающая звезда.
Г. Туманность.
Д. Холодное тело.

А. Эллиптическую.
Б. Спиральную.
В. Неправильную.
Г. Шаровидную.
Д. Цилиндрическую.

Диспуты на предложенные темы

Задания для наблюдений

Ключевые понятия и термины:

Астрономическая единица, астрофизика, Галактика, гелиоцентрическая система мира, геоцентрическая система мира, звезда, небесная механика, планета, световой год.

Наблюдение – основа астрономии

Современные обсерватории оснащены крупными оптическими телескопами, представляющими собой очень большие, сложные и в значительной степени автоматизированные инструменты.

Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела, и собирает во много раз больше света, приходящего от небесного светила, чем глаз наблюдателя. Благодаря этому в телескоп можно рассматривать невидимые невооруженным глазом детали поверхности ближайших к Земле небесных тел и увидеть множество слабых звезд.

В астрономии расстояние между объектами на небе измеряют углом, образованным лучами, идущими из точки наблюдения к объектам. Такое расстояние называется угловым, и выражается оно в градусах и долях градуса. Невооруженным глазом две звезды видны раздельно, если они отстоят на небе друг от друга на угловом расстоянии не менее 1–2′. В крупные телескопы удается наблюдать раздельно звезды, угловое расстояние между которыми составляет сотые или даже тысячные доли секунды (под углом 1» «видна» спичечная коробка примерно с расстояния 10 км).

Существует несколько типов оптических телескопов. В телескопах-рефракторах, где используется преломление света, лучи от небесных светил собирает линза (или система линз). В телескопах-рефлекторах – вогнутое зеркало, способное фокусировать отраженные лучи. В зеркально-линзовых телескопах (кадиоптриках) – комбинация зеркал и линз (см. рис.).

Нa веpшине чилийскoй горы Серро Армазонес (3060 м.), планирyют разместить в 2024 году мощнейший телескоп в мире, диаметр зеркала которого будет равен 39,3 метра (см. рис.). Зеркало, которое будет собрано из 798 отдельныx сегментов, позволит прибору собирать в 15 раз больше света, чем все на сегодня действующие аппараты мира подобного типа. Современные технологии, применяемые при реализации проекта, позволят также детализировать снимки и увидеть ранее недосягаемые участки Космоса. В 2015 году произошла торжественная закладка камня, где будет работать обсерватория. Для этого специально взорвали вершину скалы, чтобы выровнять площадку под строительство.

С помощью телескопов производятся не только визуальные и фотографические наблюдения, но преимущественно высокоточные фотоэлектрические и спектральные наблюдения. Телескопы, приспособленные для фотографирования небесных объектов, называются астрографами. Фотографические наблюдения имеют ряд преимуществ перед визуальными. К основным преимуществам относятся: документальность – способность фиксировать происходящие явления и процессы и долгое время сохранять полученную информацию; моментальность – способность регистрировать кратковременные явления, происходящие в данный момент; панорамность – способность запечатлевать на фотопластинке одновременно несколько объектов и их взаимное расположение; интегральность – способность накапливать свет от слабых источников; детальность получаемого изображения.

Сведения о температуре, химическом составе, магнитных полях небесных тел, а также об их движении получают из спектральных наблюдений. Спектральный анализ, основы которого вы будете изучать в курсе физики, имеет исключительно важное значение для астрономии.

Кроме света, небесные тела излучают электромагнитные волны большей длины волны, чем свет (инфракрасное излучение, радиоволны), или меньшей (ультрафиолетовое, рентгеновское излучения и гамма-лучи).

Многие открытия при изучении Солнечной системы, нашей и других галактик связаны с радиотелескопами, предназначенными для исследования небесных тел в радиодиапазоне. Один из крупнейших радиотелескопов – «РАТАН-600» – установлен в Специальной астрофизической обсерватории. Его антенна состоит из подвижных элементов (щитов), расположенных по окружности диаметром 600 м. Там же находится и 6-метровый телескоп-рефлектор.

В провинции Гyйчжоу нa юге Китая в 2016 году пустили в эксплуатацию самый большой радиотелескоп заполненной апертуры, диаметр которого 500 метров (см. рис.). Подобный аппарат поможет разрешить многие научные задачи, наблюдать за черными дырами, исследовать ранние периоды эволюции Вселенной. Ряд конструктивных особенностей позволит расширить обзор, а информацию получают и передают 9 радиоприемников.

В Пyэpтo-Рико на относительно небольшой высоте в 497 метров работает рефлектор и радиотелескоп с диаметром зеркала в 304,8 метра (см. рис.). Официально он начал свою работу в 1963 году, а с начала 90-x, его используют в поиске внеземных цивилизаций.

Радиотелескопы легко объединить в сеть. Это могут быть телескопы, расположенные в разных частях Земли или в не­посредственной близости. Совместная их работа позволяет по­лучить интерферометры с базой в несколько тысяч кило­метров или эквивалент зеркала диаметром в многие сотни ме­тров. С помощью таких телескопов можно получить разреше­ние, сравнимое с тем, которое дают оптические телескопы, или даже лучше.

К 2020 году планируется ввести в строй радиоинтерферометр SKA, который станет в 50 раз более мощным астрономическим инструментом, чем крупнейшие радиотелескопы Земли. Своими антеннами SKA должен покрыть площадь примерно в 1 квадратный километр, что обеспечит ему беспрецедентную чувствительность.

Значительная часть невидимого излучения небесных тел поглощается земной атмосферой и не доходит до поверхности Земли. Поэтому наземные наблюдения приходится дополнять внеатмосферными, которые стали возможны благодаря успешным запускам искусственных спутников Земли, автоматических межпланетных станций и орбитальных научных станций. Бортовые астрономические приборы способны исследовать небесные тела во всех диапазонах длин волн. Важные научные результаты получены с помощью отечественных и зарубежных орбитальных обсерваторий – «Радиоастрон», «Гранат», «Космический телескоп им. Хаббла» и др. Таким образом, астрономия из оптической превратилась во всеволновую.

Астрономические наблюдения и сейчас используются для решения важных проблем народного хозяйства. К их числу относятся: измерение времени, составление точных географических карт, выполнение разнообразных геодезических работ, ориентировка по небесным светилам на море, в воздухе и в космическом пространстве.

Однако этим далеко не исчерпывается в настоящее время значение астрономии. Изучение Луны и планет Солнечной системы позволяет лучше узнать нашу Землю. В сферу деятельности людей уже включаются околоземное космическое пространство и ближайшие к Земле небесные тела. В будущем освоение космоса позволит расширить среду обитания людей, что, в частности, может облегчить решение экологических проблем.

Новые требования к астрономии предъявляет космонавтика. Нужно уметь с большой точностью определять расстояния до небесных тел Солнечной системы, выбирать подходящее для межпланетных перелетов время, знать расположение наиболее опасных участков орбит космических ракет, уметь выбирать оптимальные траектории искусственных небесных тел. Таким образом, астрономия является наукой, необходимой людям. Более подробно и глубоко многие вопросы астрономии придется изучать тем из вас, кто станет специализироваться в области астрономии, геодезии и картографии, посвятит себя мореплаванию, авиации, охране природы, космическим исследованиям. А общее представление о строении и эволюции Вселенной сейчас должен иметь каждый человек.

1. Астрономия. Базовый уровень. 11 класс: учебник / Б. А. Воронцов-Вельяминов, Е. К. Страут. – 5-е изд., пересмотр. – М.: Дрофа, 2018.

2. Астрономия. 11 класс. Методическое пособие к учебнику Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута «Астрономия. Базовый уровень. 11 класс»/ М. А. Кунаш. — М.: Дрофа, 2018.

3. Н.Н. Гомулина. Открытая астрономия/ Под ред. В.Г. Сурдина. – Электронный образовательный ресурс. http://www.college.ru/astronomy/course/content/index.htm

4. В.Г. Сурдин. Астрономические задачи с решениями/ Издательство ЛКИ, 2017 г.

5. Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике. В.Г. Сурдин. 2017

Источник

АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА

АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА – науки, изучающие движение и природу Солнца, Луны, планет, звезд, галактик и других небесных тел. Астрономия всесторонне изучает небесные объекты, включая их положение, движение и общие характеристики. Астрофизика, в значении, которое придавали этому термину при его появлении в начале 20 в., исследует природу и эволюцию космических тел на основе современной атомной физики. Связанная с ними космология изучает Вселенную как целое и исследует ее крупномасштабную структуру.

Астрономия – одна из старейших наук. Есть доказательства, что еще доисторические люди знали об основных явлениях, связанных с восходами и заходами Солнца, Луны и некоторых звезд. Среди древнейших письменных источников встречаются описания астрономических явлений, а также примитивные расчетные схемы для предсказания сезонных моментов восхода и захода ярчайших светил и методы счета времени и ведения календаря. Теории, которые на основе развитой арифметики и геометрии объясняли и предсказывали движение Солнца, Луны и ярких планет, были созданы в странах Средиземноморья в последние века дохристианской эры и вместе с простыми, но эффективными глазомерными приборами служили практическим целям вплоть до эпохи Возрождения. Почти во всех этих теориях Земля располагалась в центре Вселенной, а вокруг нее обращались Луна, Солнце, планеты и звездная сфера. Но в 16–17 вв. в просвещенных странах Европы утвердилась новая концепция, согласно которой в центре Вселенной расположено Солнце, а Земля и другие планеты движутся вокруг него. Благодаря изобретенному в те же годы телескопу астрономы узнали, что звезды – это такие же солнца, но удаленные на гигантские расстояния.

Появление в 18–19 вв. крупных телескопов и выполнение систематических наблюдательных программ привели к открытию того, что Солнце входит в огромную дискообразную систему из многих миллиардов звезд. В начале 20 в. астрономы обнаружили, что эта система является одной из миллионов подобный ей галактик и что все они разлетаются друг от друга как будто бы от сильного толчка в далеком прошлом. Развитая в те же годы квантовая физика позволила астрономам начать исследование ядерных процессов как источника энергии Солнца и звезд, что привело к разгадке их жизненного цикла. Во второй половине 20 в. новые средства наблюдения – радиотелескопы и космические обсерватории – обнаружили множество необычных типов звезд и галактик, совершенно не похожих на наше Солнце и нашу Галактику. К началу третьего тысячелетия у астрономов появляется все больше уверенности, что они верно понимают основные этапы эволюции Вселенной от самых первых событий, происходивших более чем 10 млрд. лет назад. У астрономов и других ученых, изучающих планеты, утвердилось понимание основных этапов формирования и эволюции нашей планетной системы из газо-пылевой туманности, оставшейся после формирования Солнца.

Астрономия всегда была наблюдательной наукой. Даже до начала 17 в., несмотря на ограниченные возможности невооруженного глаза и простоту измерительных приборов, астрономы составили каталоги сотен звезд и проследили видимые пути Солнца, Луны и пяти известных тогда планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) с точностью, достигающей одной угловой минуты, т.е. одной тридцатой доли видимого диаметра Луны. Изобретение телескопа привело к стремительному прогрессу в наблюдениях и измерениях. Астрономы все более детально изучали поверхности Солнца, Луны и планет, обнаружили сотни астероидов, изучили движение комет, занесли в каталоги тысячи новых звезд, открыли звездные скопления, слабые туманности и другие галактики.

Астрофизика, хотя она и опирается на экспериментальную физику, – в основном тоже наблюдательная наука. Астрономы могут лишь наблюдать и измерять космические объекты, свет от которых доходит до их приборов, используя затем для интерпретации теоретическую физику, химию и другие науки.

Эта статья начинается с краткого обзора астрономической Вселенной: от нашей планеты и ее окрестностей к нашей звезде – Солнцу, затем к нашей Галактике – Млечному Пути и далее к границам изученной Вселенной. Затем в исторической последовательности будет подробно рассказано о научных приборах и методах, о полученных с их помощью астрономических и астрофизических фактах, о персональной работе некоторых астрономов. Астрономические инструменты создавались в связи с текущими историческими потребностями, но, появившись, открывали новые перспективы и области исследования.

АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ

Солнце – рядовая звезда среднего размера и среднего возраста. Это горячий газовый шар диаметром 1 390 000 км и массой в 333 000 раз больше Земли, состоящий в основном из водорода. В его центре, где давление в миллиард раз больше давления воздуха у поверхности Земли, а температура 13 000 000 К, термоядерные реакции превращают водород в гелий с выделением огромной энергии. Эта энергия постепенно достигает более холодной (5800 К) солнечной поверхности и покидает ее в виде излучения и сверхзвуковых потоков заряженных и нейтральных частиц, называемых солнечным ветром. В недрах звезд и при их взрывах также синтезируются более тяжелые химические элементы.
См. также НУКЛЕОСИНТЕЗ; СОЛНЦЕ.

После того, как 4,5 млрд. лет назад в результате гравитационного коллапса родительской туманности сформировалось Солнце, из других достаточно массивных уплотнений солнечного вещества образовались большие планеты Солнечной системы. Вблизи некоторых из формирующихся планет подобные же процессы привели к возникновению спутников – лун. У близких к Солнцу планет сформировались массивные металлические ядра, покрытые каменистой оболочкой. Земля, Марс и, возможно, Венера имели океаны, но только у Земли он сохранился. Большинство из планет теплой внутренней части Солнечной системы сохранило свои атмосферы. Во внешней холодной области Солнечной системы образовались гигантские газовые планеты, окруженные множеством спутников с металлическими и каменными ядрами, покрытыми ледяной оболочкой. Все внешние планеты имеют системы колец, состоящих из движущихся по орбитам частиц пыли и льда, но только у Сатурна эти кольца так велики, что их можно увидеть даже в небольшой телескоп. Все планеты обращаются вокруг Солнца, а большинство их спутников – вокруг своих планет в одном и том же направлении и в плоскостях, лишь на несколько градусов отстоящих от плоскости орбиты Земли – эклиптики.
См. также СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА.

Между орбитами Марса и Юпитера расположен пояс астероидов – область, населенная металлическими и каменными фрагментами – вероятными остатками одной или нескольких протопланет, разрушенных соударениями и приливными силами. На периферии Солнечной системы по орбитам вокруг Солнца движутся миллионы комет – холодных каменно-ледяных глыб. Их удается обнаружить в тех случаях, когда орбита кометы заходит во внутреннюю часть Солнечной системы. Хотя межпланетное пространство практически пусто, в нем рассеяны атомы, молекулы и частицы пыли. Поток солнечного ветра выносит магнитное поле Солнца на периферию планетной системы.
См. также АСТЕРОИД; КОМЕТА.

Солнце – лишь одна из миллиардов звезд, составляющих огромную сплюснутую галактику – Млечный Путь. В то время как до ближайшей к нам звезды Проксимы Кентавра свет идет 4,3 года, ближайший сосед Млечного Пути – галактика в Андромеде – удалена на 2,2 млн. св. лет. Галактики имеют различные формы и размеры, но все они представляют собой гравитационно связанные системы из звезд и разреженного межзвездного газа и пыли. У спиральных галактик, подобных нашей, звезды образуют медленно вращающийся сплюснутый диск диаметром около 100 000 св. лет. Центральное сферическое уплотнение (балдж) у них состоит из старых звезд, тогда как более молодые сосредоточены на периферии в спиральных рукавах. Солнце находится в одном из спиральных рукавов Млечного Пути на расстоянии ок. 28 000 св. лет от центра Галактики и совершает один оборот вокруг него примерно за 200 млн лет. Все видимые невооруженным глазом звезды принадлежат тому же или ближайшим спиральным рукавам. Излучение более далеких или слабых звезд, неразличимых глазом по отдельности, можно заметить на небе в виде рассеянного света, усиливающегося к размытой полосе Млечного Пути. Балдж и диск нашей Галактики окружены протяженным гало, в котором помимо отдельных старых звезд движутся шаровые скопления из сотен тысяч звезд каждое. Наша Галактика – член гравитационно связанной системы, получившей название «Местная группа» и включающей также галактику в Андромеде, две небольшие галактики неправильной формы, называемые Магеллановыми Облаками, и еще несколько звездных систем.
См. также ГАЛАКТИКИ; МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ.

Солнце – это типичная звезда, каких множество в каждой галактике. Девяносто процентов всех звезд имеют массы от 0,1 до 50 масс Солнца; масса – важнейшая характеристика звезды. Другие важные ее параметры – это температура, светимость и возраст. Звезда, подобная Солнцу, формируется в результате гравитационного сжатия родительского облака, которое длится несколько миллионов лет, пока в его центре не начнутся ядерные реакции. После этого звезда остается довольно стабильной в течение примерно 10 млрд. лет. Лишь после того как большая часть водорода в ее ядре переработается в гелий, внешние слои звезды расширяются и остывают, и звезда становится красным гигантом. В ядре может начаться термоядерное «горение» гелия и других элементов, но в итоге оно сожмется и станет белым карликом (у маломассивных звезд) или нейтронной звездой (у звезд средней массы), чем и закончится жизнь звезды. Массивные звезды в конце своей эволюции становятся неустойчивыми, начинают пульсировать и выбрасывать вещество; некоторые из них целиком взрываются как сверхновые. Ядра массивных звезд коллапсируют полностью и становятся черными дырами.
См. также ЧЕРНАЯ ДЫРА; ЗВЕЗДЫ; ГРАВИТАЦИОННЫЙ КОЛЛАПС; НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА; НОВАЯ ЗВЕЗДА; СВЕРХНОВАЯ ЗВЕЗДА; ПЕРЕМЕННЫЕ ЗВЕЗДЫ.

Звезды различного вида и на разных стадиях эволюции встречаются по всей галактике, но некоторые их типы сосредоточены в определенных местах. Те области галактик, где сконцентрированы газ и пыль (т.е. спиральные рукава), преимущественно содержат скопления молодых звезд. Это понятно: именно из газа формируются скопления и ассоциации молодых звезд, часто объединенных в двойные и тройные системы. Даже в нашей Солнечной системе, будь Юпитер раз в десять массивнее, он бы тоже стал звездой – компаньоном Солнца.

Похожие на Млечный Путь спиральные галактики весьма распространены, но встречаются и эллиптические галактики, почти лишенные газа и пыли. Некоторые галактики имеют неправильную, асимметричную форму. Астрономы еще не пришли к согласию относительно того, распались ли некогда на звезды газовые облака галактического размера или сначала из заполнявшего Вселенную газа сформировались звезды, а затем уже под действием гравитации они объединились в галактики. Существует немало теорий превращения галактик одного типа в другие, и у астрономов есть наблюдательные свидетельства того, как галактики сталкиваются и меняют форму. Повсеместно галактики объединены в системы, подобные Местной группе; обзоры неба выявляют крупномасштабное распределение галактик, их концентрацию в гигантских сверхскоплениях и линейных структурах, разделенных пустым пространством.

Астрономы и космологи считают, что Вселенная образовалась от 10 до 20 млрд. лет назад в процессе грандиозного явления, названного Большим взрывом. После сравнительно короткого периода, когда излучение остыло, а вещество успокоилось, Вселенная перешла в фазу медленного расширения, которая продолжается и поныне. Реликтом тех бурных событий считают слабое фоновое излучение, приходящее равномерно со всего неба.
См. также НУКЛЕОСИНТЕЗ.

АРХЕОАСТРОНОМИЯ

Археологи нашли многочисленные свидетельства того, что в доисторические времена люди проявляли большой интерес к небу. Наиболее впечатляют мегалитические сооружения, построенные в Европе и на других континентах несколько тысяч лет назад. Состоящие из массивных каменных глыб размером до 20 м и весом до 100 т каждая, эти постройки являются крупнейшим строительным и организационным достижением людей бронзового века. Наиболее известен Стонхендж на равнине Солсбери в Южной Англии. Круговой ров 91 м в диаметре обрамляет два концентрических круга из вертикально стоящих камней с еще двумя концентрическими постройками внутри. В центре – алтарный камень. В основном это сооружение было создано между 2000 и 1500 до н.э. Археологический анализ показал, что это место использовалось и достраивалось не менее 1500 лет. В 18 в. ученые обнаружили, что наиболее заметные камни Стонхенджа указывают направление на точку восхода Солнца в день летнего солнцестояния. Астроном Дж.Хокинс установил в 1963, что Стонхендж использовали как гигантский прибор для предсказания времени и места на небе определенных астрономических событий, в основном восходов и заходов Солнца, Луны и некоторых звезд.
См. также СТОНХЕНДЖ.

ВАВИЛОНСКАЯ, ШУМЕРСКАЯ И ЕГИПЕТСКАЯ АСТРОНОМИЯ

Доисторические люди, несомненно, использовали элементы практической астрономии для расчета сезонов и моментов различных астрономических событий. Антропологи зафиксировали множество таких обычаев и приемов даже у народов, не имевших письменности. Благодаря изобретению письменности сохранилось множество документальных свидетельств развития астрономии у великих речных цивилизаций, особенно Междуречья и Египта. Такой уровень развития астрономии достигнут, безусловно, благодаря сложной культуре этих цивилизаций.

На клинописных табличках, сделанных около 1800 до н.э., сохранились записи моментов восхода Луны и ее первого появления в новолуние. Как и многие другие народы, вавилоняне вели лунный календарь и начинали отсчет дней месяца с первого появления лунного серпа в лучах вечерней зари. Его легко было заметить в ясную погоду, но предсказать наперед, в какой именно вечер появится молодая Луна, было непростой задачей. Этот прогноз зависит не только от таких очевидных факторов, как продолжительность месяца, но и от весьма сложного сезонного изменения угла между эклиптикой и западной частью горизонта. Одним из достижений шумерской, а затем вавилонской астрономии была разработка арифметического алгоритма для предсказания этого важнейшего явления.

Венера – заметный объект, часто наблюдаемый в сумерки на западе. Поэтому не удивительно, что вечерний заход и утренний восход Венеры также отмечались, а затем вычислялись и предсказывались. В самых ранних из сохранившихся табличек записаны также восходы, заходы и кульминации некоторых ярких звезд. Вавилоняне уделяли особое внимание звездам Зодиака – полосы, проходящей вдоль видимого пути Солнца (эклиптики), в пределах которой перемещаются планеты. Они разделили Зодиак на 12 равных частей, назвав каждую из них именем ближайшего созвездия, и стали использовать угловые единицы, делившие небо на 360 частей (в основе системы счисления вавилонян лежало число 60).
См. также СОЗВЕЗДИЕ; ЗОДИАК.

Вавилонская астрономия достигла высокого уровня. Была полностью решена проблема вычисления месяца и года, весьма осложненная тем обстоятельством, что периоды орбитального движения Луны и Земли не кратны друг другу, и поэтому лунный и солнечный календари не удается согласовать надолго.
См. также КАЛЕНДАРЬ.

Другими достижениями вавилонских математиков были предвычисления сезонного изменения продолжительности дня, положения и фаз Луны, положения ярких планет и даже наступления лунных затмений. Вавилонские вычисления основывались не на какой-либо теории истинного положения небесных тел, а лишь на регулярности их видимых перемещений. Таким образом, вавилонские теории были полностью арифметическими: находились повторяющиеся последовательности в записях чисел и делались попытки продолжить их в будущее. Эти теории примитивнее развитых позже греками геометрических теорий, хотя и не уступают им в точности.

Египетская цивилизация существовала одновременно с вавилонской и достигла многого в области культуры, но к астрономии это не относилось. Вначале египтяне использовали лунный календарь, но вскоре отказались от него в пользу более простого, разделив год на 365 дней (12 месяцев по 30 дней плюс 5 праздничных дней в конце) и позволив солнечному календарю (т.е. сезонам года) расходиться с лунным календарем на четверть суток в год. Египтяне отмечали моменты восхода и захода ярких звезд, используя их для счета времени. Они также были отменными топографами: их пирамиды и прочие монументы изумительно точно (до нескольких угловых минут) ориентированы по сторонам света. Некоторые вентиляционные коридоры в пирамидах, вероятно, были ориентированы в точки верхней кульминации определенных звезд и могли служить визирными трубами.

ЭЛЛИНИСТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

Расцвет греческой (эллинистической) цивилизации в пору угасания вавилонской и египетской отмечен крупными изменениями в практической и теоретической астрономии. Греки переняли многие знания и учения предшествовавших цивилизаций, но изменили и систематизировали их в соответствии с новым взглядом на мир. Основанная на философии и космологии Платона и Аристотеля, имеющая теоретической базой геометрию греческих математиков, объединившая множество новых, зачастую более точных данных, астрономия Древней Греции стала развитой наблюдательной и теоретической дисциплиной и приобрела тот вид, который сохранился вплоть до эпохи Возрождения.

Греки развили практические методы астрономии для мореплавания, отраженные в поэмах Гомера 9 и 8 вв. до н.э. (в нескольких местах этих поэм описаны приемы определения месяца и года, ведения календаря и счета времени). Греки поддерживали тесные торговые контакты с соседними странами, и когда у них начался расцвет философии и естествознания (часто именуемый «греческим чудом»), они смогли объединить достижения разных народов.

Открытие прецессии.

Около 430 до н.э. было обнаружено, что продолжительность сезонов не одинакова. Для определения дат равноденствий греки отмечали дни, когда Солнце садится в точке запада. Вместо того, чтобы выбирать ближайшую звезду, от которой начинать деление Зодиака на 12 знаков (как это делали вавилоняне), они выбрали точку неба, через которую проходит Солнце в день весеннего равноденствия, пересекая небесный экватор. В то время эта точка находилась в созвездии Овна и поэтому была названа «первой точкой Овна». В течение нескольких столетий никаких видимых изменений не отмечалось, но затем наблюдатели заметили, что эта точка смещается на фоне звезд, и открыли таким образом предварение равноденствия – прецессию.
См. также НЕБЕСНАЯ СФЕРА; ЗЕМЛЯ.

Эфирные сферы и круговое движение.

Используя греческие и старые вавилонские наблюдения, Евдокс Книдский (ок. 406 – ок. 347 до н.э.) попытался создать геометрическую модель небесных явлений. Он представлял Землю покоящейся в центре, вокруг которого вращается несколько концентрических прозрачных сфер. На каждой из них зафиксирована планета (в число которых тогда включали Солнце и Луну). Некоторые из сфер несли на себе другие сферы с осью, смещенной на некоторый угол. На самой внешней сфере располагались все звезды, поскольку их взаимное расположение никогда не менялось. Каждая из сфер вращалась с постоянной скоростью (важное философское требование): например, каждая звезда совершала оборот за сутки. Подбирая скорости вращения, расположение сфер и углы взаимного наклона их осей, Евдокс мог воспроизводить основные небесные явления. Ему удалось объяснить даже такие сложные и загадочные движения, как обратные петли Марса, Юпитера и Сатурна на фоне звезд и колебания Меркурия и Венеры около Солнца. Позже Аристотель (ок. 384–322 до н.э.) включил эту теорию в свое учение, количество сфер возросло и превысило 50, но попытки Каллиппа (род. ок. 370 до н.э.) и других сделать теорию более точно соответствующей наблюдениям не дали результата. Вскоре от этой теории как от расчетной схемы отказались, но она сохранила важное значение как космологическая модель.

Обобщенная космологическая система Аристотеля, доминировавшая на Западе около 2000 лет, утверждала одни физические принципы для подлунной сферы, а другие – для небесной. Четыре элемента подлунной сферы – земля, вода, воздух и огонь – характеризовались естественным прямолинейным движением либо к занятому Землей центру Вселенной (тяжелые), либо от него (легкие). В отличие от этого эфир, единственный элемент небесной сферы, обладал естественным круговым движением. Все научные теории о поведении вещества – то, что сейчас мы называем физикой, химией и даже геологией, – произошли из аристотелевой системы естественных движений и естественных мест. Согласно Аристотелю, планеты прикреплены к эфирным сферам Евдокса, круговое движение которых следует из их небесной природы.

Гиппарх.

Гиппарх с о.Родос (ранее 161 – ок. 126 до н.э.) внес важный вклад в развитие астрономии. Он провел много точных наблюдений и сравнил их с результатами вавилонских и других астрономов. Составив новый каталог положений ярких звезд и сравнив его с предшествовавшими каталогами, он заметил, что эклиптические долготы всех звезд смещаются примерно на градус в столетие, тогда как широты остаются неизменными. Отсюда он заключил, что положение Солнца относительно звезд в моменты равноденствий (и солнцестояний) смещается, или прецессирует, в обратном направлении.

Наиболее важным вкладом Гиппарха стало развитие планетной теории. Тщательно измерив неравенство продолжительности сезонов, он понял, что Солнце перемещается по небу в течение года с переменной скоростью. Поскольку, согласно космологии Платона и Аристотеля, движение Солнца должно быть круговым и равномерным, он заключил, что неравномерность солнечного движения лишь кажущаяся. Расположив Землю чуть в стороне от центра сферы, несущей Солнце, он получил наблюдаемое неравномерное движение светила при истинном равномерном.

Проблему сложного движения Луны Гиппарх разрешил несколько иным путем. Вместо того, чтобы располагать центр лунного движения в центре Земли или чуть в стороне от него, он заставил Луну обращаться по небольшой окружности – эпициклу – центр которой движется вокруг центра Земли.
См. также ГИППАРХ.

Птолемей.

Греческая геометрическая астрономия достигла кульминации в Александрии в работах Птолемея (ок. 100 – ок. 170). Его сложный геометрический аппарат и математические методы дополнили вычислениями космологию Аристотеля и восторжествовали над конкурирующими методами и системами. Величайшая работа Птолемея Альмагест – это трактат по математическим методам вычисления положений планет на небесной сфере. Опираясь на глубокую традицию греческой геометрии, Птолемей преобразовал космологию Аристотеля в математическую модель Вселенной. Для каждой планеты он разработал свою теорию, состоящую из разнообразных геометрических приемов. Планета, по Птолемею, равномерно обращается вокруг центра эпицикла, который, в свою очередь, движется по кругу деферента, в центре которого (или рядом с ним) находится Земля. Эти движения планет, казавшиеся тогда не связанными друг с другом, позже нашли объяснение как движения с переменной скоростью по эллиптическим орбитам вокруг Солнца под действием его притяжения.

Даже при низкой точности глазомерных измерений 2 в. н.э. простой комбинации эпицикла и деферента было недостаточно. Поэтому Птолемей модифицировал теорию, нарушив этим канон Аристотеля. Во-первых, используя идею Гиппарха, он поместил Землю не в центре деферента. В случае Солнца эксцентрический деферент позволил ему вообще обойтись без эпицикла. Во-вторых, он предположил движение деферента равномерным не по отношению к его центру или даже к центру Земли, а по отношению к воображаемой точке, названной эквантом и расположенной симметрично положению Земли относительно центра деферента. Подбирая размер и наклон этих элементов, периоды обращения и смещение точек эксцентра и экванта, Птолемей мог объяснить наблюдаемое движение планет.

Альмагест Птолемея – объемистый и сложный трактат по астрономии. В нем описаны приборы и методы проведения наблюдений, даны таблицы положения звезд и предвычисленных положений планет, детально объяснены различные теории планет и указано, как пользоваться ими для вычисления положений планет, подробно обсуждаются данные наблюдений и теории предшественников. Альмагест далеко превзошел все предшествующие астрономические трактаты, поэтому большинство из них перестали копировать, и со временем они оказались потеряны, за исключением небольших фрагментов или ссылок.
См. также ОБСЕРВАТОРИЯ; ПТОЛЕМЕЙ, КЛАВДИЙ.

Предсказание движений планет имело огромное значение. Во-первых, оно укрепляло веру в рациональное устройство мира. Эта заповедь Аристотеля, объединенная с теологией, воплотилась в «план Творца». На более практическом уровне математическая астрономия позволила рассчитывать календари, предсказывать затмения и, что важно, составлять гороскопы для государственных и личных нужд. Это последнее сохранило свою заметную, хотя и спорную роль даже после распространения на Западе христианства.
См. также АСТРОЛОГИЯ; ЗАТМЕНИЯ.

СРЕДНЕВЕКОВАЯ АСТРОНОМИЯ

Технический прогресс в изготовлении приборов для измерений невооруженным глазом привел к созданию более точных таблиц движения планет, а развитие вычислительных методов позволило точнее определять теоретические значения. Однако при этом выяснилось, что согласие между теорией и наблюдениями не очень хорошее. Было немало споров о том, как выйти из этого положения, но основная схема Птолемея, представляющая движение планет вокруг Земли с помощью комбинации равномерно вращающихся окружностей, сохранилась вплоть до Возрождения.

В Римской империи астрономия не развивалась. Хотя римляне достигли большого прогресса в политике, юриспруденции, риторике и технике, теорию и наблюдения в астрономии они почти не продвинули. После распада империи и нашествия варваров астрономия на Западе стала угасать. Она еще существовала в виде копий старых работ, но механическое переписывание сопровождалось множеством ошибок. Разработка календаря стала большой проблемой, и даже такое рутинное, но нужное дело, как определение основанных на лунном календаре дат религиозных праздников (например, Пасхи), было доступно лишь немногим образованным людям. Каталоги и рассчитанные Птолемеем таблицы сохранились, но все меньше и меньше людей понимало их и могло использовать. Те немногие, кто еще проводил наблюдения и фиксировал астрономические события, пользовались солнечными часами и простейшими приборами.
См. также СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ.

В то время как астрономия угасала в Европе после падения Рима, эта эллинистическая наука пустила мощные корни в соседних культурах Центральной Азии, а также достигла Индии. Были построены многочисленные обсерватории, крупнейшей из которых стала обсерватория Улугбека в Самарканде. Ученые Среднего Востока владели всеми астрономическими знаниями той эпохи, исправляли и дополняли методы и технику Птолемея.
См. также ОБСЕРВАТОРИЯ.

Даже после 12 в., когда некоторые работы Аристотеля были открыты заново и в Европе начались интеллектуально наполненные времена схоластики, астрономия оставалась в упадке. Тем не менее, популярными стали космологические темы, касающиеся общего строения и движения Вселенной. Основой этого периода средневековой мысли были сочинения Аристотеля, к которым теологи и ученые написали множество комментариев. Вместе с Библией и трудами отцов церкви работы Аристотеля стали основой обучения. Предметом пылких дискуссий стало устройство сфер Евдокса и физические принципы их движения, возможная множественность миров и даже природа Луны.

Эти дискуссии подготовили образованный Запад к интеллектуальному взлету Возрождения, наступившему в 14 в., когда сохранившиеся в арабских странах античные знания хлынули в Европу. Наконец-то европейские астрономы смогли прочитать Птолемея, Аристотеля и других ученых древности в полном объеме и, что особенно важно, увидеть полную картину развития античной астрономии.

ВОЗРОЖДЕНИЕ

Коперник и гелиоцентризм.

Н.Коперник (1473–1543), оказавшийся революционером в астрономии, поначалу работал в традиционном русле и почитал античное знание. Желая, тем не менее, упростить астрономические расчеты, ставшие чересчур сложными, он поместил Солнце в центр, сделал Землю планетой, а Луну – спутником Земли. При этом он пытался сохранить равномерное круговое движение и отказался от приемов, введенных Птолемеем и его последователями.

В итоге возникло непримиримое противоречие между геоцентрической системой Птолемея и гелиоцентрической Коперника. Последняя воспринималась как искусственная вычислительная схема с точки зрения теологии и религиозных убеждений и с позиций физики той эпохи. С чисто математической точки зрения – какая из систем может точнее воспроизвести наблюдаемые на небе перемещения светил, – обе они были почти равноценны. Более того, возвращаясь к традиции Аристотеля, система Коперника вынуждена была использовать даже больше эпициклов, чем система Птолемея, и поэтому в определенном смысле была сложнее.
См. также КОПЕРНИК, НИКОЛАЙ.

Тихо Браге и изменчивость небес.

Не желая считать Землю планетой, Тихо, тем не менее, оказался первопроходцем в изучении новых небесных явлений. 11 ноября 1572 он заметил в созвездии Кассиопеи объект, сияющий ярче любой звезды или планеты. Этот объект постепенно терял яркость, став к декабрю как Юпитер, а в мае 1573 достигнув второй звездной величины. В высшей степени надежные наблюдения Т.Браге не выявили параллакса, хотя своими приборами он измерял параллаксы атмосферных явлений, таких, как метеоры. Значит, новое светило, которое он назвал по-латыни просто «nova», находится дальше сферы Луны, где-то на неизменных небесах.

Пять лет спустя Тихо был поражен еще более изумительным небесным спектаклем: появилась комета, по яркости сравнимая с Венерой и с хвостом длиной в 45 диаметров Луны. Он наблюдал ее несколько недель и даже переопределил для этого положения опорных звезд, от которых измерял углы. Из этих наблюдений он заключил, что комета прошла от Земли на расстоянии, более чем в пять раз превышающем расстояние до Луны. Новое светило и комета доказали, что за пределом лунной сферы могут и действительно происходят перемены. Кометы, которые Аристотель считал атмосферными явлениями, теперь превратились в планеты.
См. также БРАГЕ, ТИХО.

Кеплер и разрушение круговых движений.

В 1600, за год до своей смерти, живший теперь в Праге Т.Браге пригласил И.Кеплера (1571–1630), чтобы передать ему свое интеллектуальное наследство. До этого в сочинении Тайна Вселенной (Prodromus dissertationum mathematicarum continens mysterium cosmographicum, 1596) Кеплер пытался проверить с точки зрения неоплатонизма единство и необходимость принципов, лежащих в основе системы Коперника. Полностью доверяя высокоточным наблюдениям Тихо, Кеплер два года тщетно пытался подыскать наборы традиционных круговых движений. В случае Марса лучшие из его вариантов давали расхождение вычисленных и наблюдаемых положений планеты до восьми угловых минут (Коперник в свое время удовлетворился десятью минутами). Однако Кеплер упорно проводил утомительные вычисления, делал и исправлял ошибки, искал все новые и новые варианты. Наконец, с сожалением он отказался от окружностей и начал для описания орбиты Марса экспериментировать с овалами.

Когда, наконец, в 1605 он использовал эллипс для описания орбиты Марса, все стало на свои места. Его Новая астрономия (Astronomia Nova, 1609) содержала два из трех утверждений, называемых теперь кеплеровскими законами движения планет, а именно, что орбита планеты есть эллипс, в одном из фокусов которого расположено Солнце, и что линия, соединяющая этот фокус с планетой, заметает равные площади за равное время. Эти два элегантных утверждения позволили покончить с громоздкими построениями Птолемея, Коперника и Тихо. Из них вытекало, что тела могут двигаться в космосе по орбитам, не будучи прикрепленными к сферам, эпициклам, деферентам и прочим носителям, что планеты могут ускоряться и замедляться по известному закону, не подчиняясь аристотелеву принципу равномерного кругового движения. Диктатура окружности была сломлена так же, как привилегированное положение и неподвижность Земли. Третий закон Кеплера, гласящий, что отношение квадратов орбитальных периодов любых двух планет или спутников равно отношению кубов их средних расстояний от центрального тела, был опубликован в его работе Гармония Мира (Harmonice mundi, 1619). Эти законы продемонстрировали глубокую рациональность Солнечной системы с ее эллиптическими орбитами и сгладили разочарование, вызванное отказом от аристотелева принципа равномерных круговых движений. Масштабы Солнечной системы и спутниковых систем планет теперь легко могли быть получены из наблюдений.

Составленное Кеплером Краткое изложение коперниканской астрономии (Epitomes astronomiae Copernicanae, 1617–1621) включало полное описание законов Кеплера. Это Изложение стало дополнением к Рудольфовым таблицам (Tabulae Rudolphinae, 1627), в которых Кеплер привел практические методы и результаты вычисления положений планет. Таблицы, вычисленные по теории Кеплера, быстро вытеснили все другие, что привело к увяданию астрономии Птолемея.
См. также КЕПЛЕР, ИОГАНН; КЕПЛЕРА ЗАКОНЫ.

Галилей, новая физика и телескоп.

Произведенная Коперником революция в астрономии означала нечто большее, чем перемену положений Земли и Солнца и определение траекторий планет. Удаление Земли из центра мира, придание ей орбитального и вращательного движений, свободный полет планет в пространстве по некруговым траекториям – все это требовало совершенно новой физики, отличной от аристотелевой.

В то время как Кеплер обеспечивал идеям Коперника важную теоретическую поддержку, его флорентийский знакомый и коллега Г.Галилей (1564–1642) делал это не только теоретически, но и практически. Галилей рано стал приверженцем коперниканства, он стремился найти физические доказательства гипотезы Коперника и установить новые физические принципы и законы, которые бы опровергли «очевидные» возражения против этой спорной теории. Исследования Галилея по физике падающих тел привели к математическому описанию действия гравитации вблизи поверхности Земли, а Кеплер в своих законах дал математическое описание действия гравитации на движущиеся по орбитам планеты.

Решающий вклад в утверждение идей Коперника Галилей внес с помощью телескопа. Первый раз Галилей взглянул на небо в свой только что сделанный телескоп в январе 1610. То, что он увидел, полностью разрушило представления Аристотеля о космосе, царившие в течение 20 веков. Телескоп показал, что поверхность Луны не гладкая и абсолютно сферическая, как думали философы в отношении Луны и других небесных тел. Напротив, она грубая, неровная, изобилующая впадинами и выпуклостями, такая же, как поверхность Земли с ее горными цепями и долинами. Весть об этих открытиях быстро разошлась среди образованной публики, вызывая восторг и восхищение.

Когда Галилей направил свой телескоп на звезды, в особенности на Млечный Путь, он увидел мириады новых звезд, не известных ранее. Яркие планеты предстали маленькими дисками, тогда как звезды остались туманными точками, что указывало на их значительно большую удаленность, как и предполагал Коперник. На Марсе и Сатурне, которые располагались тогда на небе близко к Солнцу и были максимально удалены от Земли, не удалось заметить деталей.

Зато Юпитер продемонстрировал поразительную и совершенно анти- аристотелевскую картину. Изучая его матовый диск в телескоп, Галилей заметил рядом четыре спутника, обращающихся вокруг самого Юпитера. Он даже смог определить, какой из спутников обращается ближе к Юпитеру, а какой – дальше, и приблизительно установил их периоды обращения. Это открытие подкрепило гипотезу Коперника, показав, что обращение Луны вокруг Земли не есть уникальное явление.

В июле 1610 Галилей обнаружил то, что принял за два спутника Сатурна, которые, в отличие от обращающихся вокруг планеты спутников Юпитера, постоянно держались по бокам от диска планеты и были едва различимы. Они исчезли в 1612, вновь появились в 1613 и стали похожи на «ручки». Это загадочное явление объяснил лишь в 1659 Х.Гюйгенс (1629–1695) как изменение внешнего вида кольца, окружающего планету.

В конце 1610 с помощью телескопа и аккуратно выполненных рисунков Галилей смог проследить перемещение пятен по диску Солнца. Перспективное искажение формы пятен при их приближении к лимбу Солнца и одинаковое время (ок. 14 сут), за которое они пересекали солнечный диск по параллельным траекториям, указывали, что пятна находятся на сферической поверхности самого Солнца. Их движение свидетельствовало о том, что Солнце вращается так же, как вся остальная Солнечная система Коперника.

Слава Галилея и поддержка, полученная им от многих здравомыслящих ученых, вызвали недовольство и интриги со стороны приверженцев церкви и взглядов Аристотеля. В 1616 инквизиция осудила учение Коперника о том, что «Солнце неподвижно пребывает в центре мира, а Земля движется и вращается». Галилею пришлось заявить, что он не поддерживает это учение.

Тем не менее с 1625 по 1630 он работал над Диалогом о двух главнейших системах мира – птолемеевой и коперниковой (Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, tolemaico e copernicano, 1632). Эта книга Галилея, написанная по-итальянски, а не на латыни, как было тогда принято, имеет форму диалога, в котором с полной очевидностью усматриваются Аристотель, сам автор и любопытствующий простак. Открытия с телескопом, изучение приливов и другие исследования Галилея, представленные в Диалоге, ясно показывают, что только гипотеза Коперника может объяснить все эти явления. В 1633 Галилея вызвали в инквизицию, судили и подвергли домашнему аресту до конца жизни. Его последний труд Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых наук (Discorsi e dimostrazioni mathematiche intorno a due nuove scienze attenenti alla meccanica, 1638) содержит систематическое изложение новой физики.
См. также ГАЛИЛЕЙ, ГАЛИЛЕО.

Наблюдения Галилея с телескопом открыли новую эру в астрономии. Телескопы быстро распространились в Европе, где их модернизировали и использовали многие увлеченные и прилежные наблюдатели. За несколько десятилетий после первых открытий Галилея астрономы обнаружили в космосе бездну новых явлений. Они описали множество деталей на поверхности Луны, Марса, Юпитера и, немного позже, Сатурна, открыв при этом его кольца. Было исследовано движение четырех спутников Юпитера и обнаружены у него и Сатурна другие спутники. Удалось наблюдать фазы Венеры, хотя на ней и на маленьком Меркурии почти не было видно деталей. Телескоп не только помог увидеть новые объекты и явления, но и стал важным дополнением к традиционным приборам для измерения положений звезд и планет, что позволило измерять положения значительно точнее и было незамедлительно использовано при вычислении эфемерид.

Астрономия попала в круг правительственных интересов. Торговое, военное и научное мореплавание крайне нуждалось в точном определении долгот. В Париже (1667), Гринвиче (1675) и Берлине (1705) были основаны государственные обсерватории для составления точных таблиц положения навигационных звезд и движения Луны и планет, которыми могли бы пользоваться моряки.
См. также ОБСЕРВАТОРИЯ.

ЭПОХА НЬЮТОНА

Ньютон и гравитация.

Замена небесных сфер Аристотеля кеплеровым движением планет по эллиптическим орбитам выдвинула на передний план вопрос о силах, удерживающих планеты на орбитах. Французский философ и математик Р.Декарт (1596–1650) предположил, что все пространство между телами заполнено тончайшей материей. Вихри этого вещества удерживают планеты на их орбитах, а все взаимодействия передаются путем прямого контакта.
См. также ДЕКАРТ, РЕНЕ.

В конце 1600-х годов в научных кругах Англии стали обсуждаться альтернативные теории тяготения. Поскольку было известно, что свет ослабляется пропорционально квадрату расстояния, несколько английских ученых, включая Э.Галлея (1656–1743), Р.Гука (1635–1702) и К.Рена (1632–1723), предположили, что могла бы существовать некая подобная сила взаимного притяжения тел. Ни один из них, однако, не дал математического решения этой проблемы.
См. также ГАЛЛЕЙ, ЭДМУНД; ГУК, РОБЕРТ; РЕН, КРИСТОФЕР.

В 1684 Галлей посетил И.Ньютона (1643–1727), чтобы обсудить проблему тяготения, и, увидев, что тот близок к ее решению, настоял на ускорении работ. Следующие три года Ньютон при поддержке Галлея почти непрерывно трудился над этой проблемой. Объединив исследования Галилея над падающими на Земле телами и кеплеровы законы планетных движений, Ньютон создал строгую теорию тяготения, действительно объединившую Солнце, Землю и планеты в единую систему.

Ньютон изложил свои открытия в Математических началах натуральной философии (Philosophiae naturalis principia mathematica, 1687). Все наблюдаемые в Солнечной системе явления выводились в книге Ньютона с математической точностью из нескольких основных принципов и закона всемирного тяготения.

Книга I – математическое описание движения свободного тела под влияние действующих на него сил – утверждает новые принципы механики. Она начинается с определения того, что теперь называют инерцией, массой и импульсом, а затем формулирует три знаменитых ньютоновых закона движения.

Книга II – о движении тел в среде с сопротивлением – в основном опровергает теорию вихрей Декарта.

В Книге III Ньютон применяет свою теорию гравитации фактически ко всем телам Солнечной системы – к планетам, Луне и другим спутникам, к кометам, – для которых имелись точные наблюдения. Ньютон продемонстрировал путем вычислений, что заметное отклонение Сатурна от эллиптической орбиты при его сближении с Юпитером происходит под действием притяжения к массивному Юпитеру. Он показал также, что многие неправильности в движении Луны вокруг Земли вызваны их различным притяжением к Солнцу, изменяющимся в ходе орбитального движения Луны.

Он попытался объяснить прецессию, или предварение равноденствия – известное с античности медленное (50 ўў ) перемещение точек равноденствия по эклиптике навстречу годовому движению Солнца. Это небесное явление происходит потому, что ось вращения Земли медленно прецессирует, совершая конусообразный оборот вокруг полюса эклиптики примерно за 26 000 лет. Причиной прецессии Ньютон считал возмущающее влияние Солнца на экваториальное вздутие Земли. Результат его расчетов оказался в прекрасном согласии с астрономическими наблюдениями.

Математическая теория всемирного тяготения оказалась чрезвычайно эффективной, дав количественное объяснение наблюдениям, на что неспособна была теория вихрей Декарта.
См. также ТЯГОТЕНИЕ; НЬЮТОН, ИСААК.

Развитие теории в 18 в.

Неразрешимое противоречие между понятием о тяготении и действием сил на расстоянии крайне затрудняло распространение теории Ньютона. Тем не менее, в собственной стране он прошел путь от одинокого эксцентричного профессора Тринити-колледжа в Кембридже до президента Лондонского королевского общества (1703–1727). Хотя и медленно, его математические теории пускали корни.

Сам Ньютон не мог объяснить особенностей движения всех членов Солнечной системы. Невозможно было точно аналитически решить задачу о движении уже трех взаимно притягивающихся тел. Даже приближенное ее решение требовало месяцев и годов кропотливых вычислений. Поколение талантливых континентальных, в первую очередь французских, математиков – таких, как А.Клеро (1713–1765), Ж. д’Аламбер (1717–1783), Л.Эйлер (1707–1783), Ж.Лагранж (1736–1813) и П.де Лаплас (1749–1827), – успешно разрешило, в большей или меньшей степени, ряд проблем, касающихся движения тел в Солнечной системе, применяя и развивая ньютонову теорию возмущений.
См. также Д’АЛАМБЕР, ЖАН ЛЕРОН; ЭЙЛЕР, ЛЕОНАРД; ЛАГРАНЖ, ЖОЗЕФ ЛУИ; ЛАПЛАС, ПЬЕР СИМОН.

Движение Луны.

Ньютон нашел движение Луны особенно запутанным. В частности, его геометрический анализ положения апсид лунной орбиты, основанный на теории тяготения и приведенный в Началах, выявил только половину их наблюдаемого перемещения. Однако в 1749 Клеро продвинул анализ до более высоких степеней приближения, и результат в точности совпал с наблюдениями. Этим было доказано, что закон обратных квадратов способен объяснить не только общее движение планет и спутников по эллиптическим орбитам, но и отклонения от него, особенно сильные в случае Луны.

Движение комет.

Ньютон разработал довольно громоздкий – частично арифметический, частично графический – метод вычисления орбиты кометы по нескольким наблюдениям. Применив его к кометам 1680 и 1681 годов, он предположил в Началах, что это, по-видимому, была одна и та же комета (наблюдавшаяся до и после прохождения перигелия, когда она временно скрывалась за Солнцем) и, более того, что она повинуется тем же законам динамики, что и прочие тела Солнечной системы.

Галлей в 1690-х годах, изучив старые записи о появлении комет и уточнив метод расчета, определил орбитальные элементы 24 комет, наблюдавшихся между 1337 и 1698. Заметив схожесть орбит у комет 1531, 1607 и 1682, а также приблизительно одинаковые промежутки времени (75–76 лет) между их появлением вблизи Солнца, он заключил, что это тоже была одна и та же комета и что вариации периода вызваны гравитационными возмущениями со стороны Юпитера и Сатурна. Он предсказал ее следующее появление в 1758. В конце 1750-х годов Клеро предпринял детальный анализ возмущений и показал, что комета должна достичь перигелия в середине апреля 1759 с ошибкой не более месяца. Когда комета с соответствующими орбитальными элементами (впоследствии названная кометой Галлея) была обнаружена 25 декабря 1758 и прошла через перигелий 13 марта 1759, астрономы расценили это событие как еще один триумф ньютоновой теории тяготения.

Устойчивость Солнечной системы.

Ньютон полагал, что неправильности в движении Юпитера и Сатурна в период их соединения можно учесть с помощью теории возмущений. Однако вычисление поправок к планетным таблицам для их соответствия наблюдениям показало, что орбита Юпитера понемногу увеличивается, а Сатурна – уменьшается. Это вызвало большой интерес к долговременной устойчивости планетной системы. Только в 1784 П.де Лаплас окончательно доказал, что эти изменения носят циклический характер с периодом около 900 лет. В расчетных формулах они связаны с малыми членами высокого порядка, которые лишь изредка возрастают до значимых величин. Эти неправильности, заставившие сначала сомневаться в применимости теории Ньютона, стали теперь доказательством ее справедливости. Теория движения Юпитера и Сатурна оказалась в согласии со всеми наблюдениями вплоть до античных, и никаких специальных поправок к таблицам больше не требовалось.

Небулярная гипотеза.

Лаплас создал еще одну синтетическую концепцию – свою космогоническую идею о совместном происхождении и развитии Солнца и всех планет. Согласно этой небулярной гипотезе (лат. nebula – туманность), Солнечная система возникла, когда обширная атмосфера молодого Солнца, остывая, сжимаясь и вращаясь от этого все быстрее, породила серию газовых колец в экваториальной плоскости Солнца. Затем каждое кольцо под действием тяготения собралось; подобный же процесс привел к формированию спутников. Так от теории возмущений, рассматривавшей кратковременную эволюцию орбитальных элементов, произошел переход к гораздо большим историческим масштабам. Небулярная гипотеза соперничала с другими теориями, предполагавшими катастрофическое происхождение Солнечной системы в результате столкновения кометы с Солнцем. Гипотеза Лапласа намного лучше гармонировала с ньютоновским духом века Просвещения, предполагавшим последовательное движение Вселенной, возникшей по милости Господа, давшего своему изумительному творению первичный толчок и позволившего ему в дальнейшем развиваться по законам природы.
См. также СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА.

Усовершенствование телескопа.

Астрономы ньютоновской эпохи интересовались и открывшимся им миром объектов за пределами Солнечной системы. Однако предложенный Галилеем телескоп-рефрактор был труден в изготовлении. Нелегко отлить прозрачную и свободную от дефектов стеклянную заготовку, а затем обточить и отполировать ее точно по сфере. Эти проблемы ограничивали размер объектива. К тому же, проходя через линзы, лучи разного цвета отклоняются немного по-разному и не собираются в одном фокусе; это вызывает хроматическую аберрацию, делающую изображения нечеткими, окруженными цветным ореолом.

В конце 1660-х годов этим явлением заинтересовался и молодой Ньютон, поглощенный тогда исследованием света и цвета. В представленном Королевскому обществу в 1671 телескопе нового типа вместо линзового объектива он использовал параболическое зеркало, также собирающее свет в точку. Изготавливать зеркало из металла было значительно проще, чем равную ему по размеру линзу; зеркало можно было сделать намного большего диаметра. Отражательный телескоп, названый рефлектором, стал популярен. Появились книги с описанием его изготовления, что вызвало рост числа астрономов-любителей.

Первым астрономом, полностью раскрывшим возможности рефлектора, стал В.Гершель (1738–1822). Перебравшись в 1757 из Ганновера (Германия) в Англию, он осел в Бате и увлекся астрономией. В 1770-х годах он решил собственноручно построить телескоп из доступных материалов по опубликованному описанию. Работая терпеливо и упорно, он сделал несколько ньютоновских телескопов вплоть до диаметра 46 см и фокусного расстояния 6 м. Высокое качество его зеркал позволило использовать при наблюдениях чрезвычайно сильное увеличение, такое большое, что астрономическая общественность Гринвича и Лондона даже не поверила в это.

Открытие Урана.

В ходе систематического обзора всех звезд ярче 8-й величины Гершель 13 марта 1781 обнаружил в созвездии Тельца очень яркий объект, который он вначале принял за комету, поскольку диаметр видимого диска возрастал вместе с увеличением телескопа и было заметно движение на фоне звезд примерно на 1 ў в сутки. После нескольких месяцев наблюдений вычисления Гершеля и других ученых показали, что объект движется вокруг Солнца по почти круговой орбите далеко за Сатурном (почти в 19 раз дальше, чем Земля от Солнца) и поэтому является новой планетой; позже она получила имя Уран. За это открытие король Георг III пожаловал Гершелю ежегодную пенсию в 200 фунтов, которая, вместе с доходом от строительства и продажи телескопов, позволила ему посвятить большую часть времени астрономии. Ньютоновская теория тяготения получила новое подтверждение, поскольку движение Урана по орбите вполне согласовалось с этой теорией.

Обзор звезд.

Но поиск планет не был главным интересом Гершеля. Доведя свои инструменты до высочайшего качества и огромной оптической мощности, он предпринял систематический обзор двойных звезд, надеясь обнаружить физически близкие пары и определить расстояние до них методом параллакса. Подобно другим ученым эпохи Просвещения, изучавшим различные типы растений и животных и их распределение в природе, Гершель надеялся путем систематического обзора звезд создать «естественную историю» неба.

Он разработал изощренную космогоническую схему, связавшую все наблюдаемые объекты в единую эволюционную последовательность. Еще Птолемей отмечал размытое пятнышко света в созвездии Андромеды, а телескоп показал множество таких пятнышек и компактных звездных скоплений. К 1770-м годам в каталогах было около 90 туманностей и скоплений. Неутомимый Гершель с помощью своих больших рефлекторов обнаружил их еще 2500. Он, как и некоторые его современники, в соответствии с традициями гравитационной астрономии и небулярной гипотезы 18 в. считал, что разреженные туманности должны под действием гравитации постепенно сжиматься, превращаясь в плотные скопления звезд. Исходя из наблюдаемой яркости туманностей и их схожести с кометными хвостами, Гершель и другие астрономы полагали, что это самосветящееся вещество, подобное атмосфере Солнца. Спиральная форма некоторых туманностей (позже отождествленных с галактиками), казалось, указывала на их сжатие. Считалось, что некоторые туманности, захваченные гравитационным полем существующих звезд, становятся кометами, которые при удачном соударении с центральной звездой могут конденсироваться в планеты.
См. также ГЕРШЕЛЬ, ВИЛЬЯМ.

Огромная работа Гершеля по подсчету звезд позволила ему получить наблюдательное подтверждение сделанного ранее (1750) Т.Райтом (1711–1786) предположения, что звезды не рассыпаны в пространстве хаотически, а образуют вращающийся диск. У.Парсонс (1800–1867) продолжил усилия Гершеля по разработке крупных рефлекторов. Его Левиафан – телескоп диаметром 1,8 м, установленный в семейном поместье Бирр-Кастл в Ирландии, – позволил Парсонсу разрешить на звезды многие туманности и впервые определенно установить спиральную форму некоторых из них.

УСЕРДНЫЙ ДЕВЯТНАДЦАТЫЙ ВЕК

Звездные каталоги и другие крупные работы по классификации.

Телескоп позволил открыть множество разнообразных звезд и других небесных объектов, неведомых ранее астрономам. В конце 17 и весь 18 в. государственные обсерватории и самодеятельные астрономы систематически измеряли положения звезд и их блеск. Первый Королевский астроном Англии Дж.Флемстид (1646–1719) составил в Гринвиче каталог 3000 звезд Британская история неба (Historia coelestis Britannica, 1725). Систематический обзор южного неба предпринял Галлей во время визита на остров Св. Елены (у западного побережья Африки) в 1676–1678, а затем французский астроном Н. де Лакайль (1713–1762) во время экспедиции на мыс Доброй Надежды в 1751–1753.
См. также ФЛЕМСТИД, ДЖОН.

Эти каталоги вскоре стали важными источниками информации. Детально изучив все звездные каталоги вплоть до Птолемея, Галлей (второй Королевский астроном) в 1718 обнаружил, что некоторые яркие звезды немного изменили свое положение с античных времен и что звезды, считавшиеся неподвижными, в действительности имеют собственные движения одна относительно другой. Это подтвердили и другие астрономы; вскоре собственные движения звезд стали измерять и изучать. В 1728 Дж.Брадлей (1693–1762), третий Королевский астроном, заметил периодическое годичное смещение положений всех звезд и объяснил эту, как ее назвали, «аберрацию» движением Земли по орбите. (См. также БРАДЛЕЙ, ДЖЕЙМС.) В 1783 Гершель, сопоставив направления собственных движений звезд, обнаружил, что само Солнце движется в направлении (солнечный апекс) созвездия Геркулес.

Составление звездных каталогов активизировалось в 19 в. Между 1821 и 1833 Ф.Бессель (1784–1846) определил положение 75 000 звезд ярче 9-й величины, а Ф.Аргеландер (1799–1875) продолжил эту работу в своем Боннском обозрении (Bonner Durchmunsterung, 1859–1862), каталоге почти 325 000 звезд, положение которых было найдено путем аккуратного измерения их расстояний от опорных звезд, чьи координаты были известны с высокой точностью. Применение фотографии позволило быстрее определять положения звезд и точнее измерять их блеск. Я.Каптейн (1851–1922), изучая в течение 13 лет фотографии южного неба, составил Капское фотографическое обозрение (Cape Photographic Durchmunsterung, 1896–1900), в котором указаны положения 455 000 звезд со склонениями от –18 ° до южного полюса мира.
См. также АРГЕЛАНДЕР, ФРИДРИХ ВИЛЬГЕЛЬМ АВГУСТ; БЕССЕЛЬ, ФРИДРИХ ВИЛЬГЕЛЬМ.

В 1871 Немецкое астрономическое общество организовало совместный обзор собственных движений звезд многими обсерваториями мира, выделив каждой обсерватории свой участок неба. В 1887 начался проект Карта неба (Carte du Ciel) по созданию фотографического каталога всех звезд до 15-й величины. Этот гигантский проект длился более века, загрузив работой многие обсерватории. Было отснято 22 200 фотопластинок, а неполный каталог опубликован только в 1964. Между 1918 и 1924 вышел 9-томный Каталог Гарвардской обсерватории (Henry Draper Catalogue, HD,), содержащий классификацию спектров 225 300 звезд, проделанную Э.Кэннон по гарвардской системе. Полностью эту работу завершили ученые Государственного астрономического института им. П.К.Штернберга (МГУ, Москва), создав в 1995 Астрографический каталог Карты неба, содержащий точные положения (ошибка 0,3 ўў ) и собственные движения 4,5 млн. звезд.
См. также ЗВЕЗДЫ.

Создавались также каталоги туманностей и других объектов. Ш.Мессье (1730–1817) составил свой знаменитый каталог (опубликованный в 1774 и позже дополненный до 103 объектов) для того, чтобы астрономы при поиске комет не путали их с туманностями. Теперь ярчайшие туманности известны по их номерам в каталоге Мессье: например, М 42 – большая туманность в Мече Ориона, М 31 – туманность Андромеды, оказавшаяся галактикой. В 1864 Дж.Гершель (1792–1871) опубликовал Общий каталог туманностей (General Catalogue of Nebulae). В 1888 Й.Дрейер (1852–1926) опубликовал Новый общий каталог туманностей и звездных скоплений (New General Catalogue of Nebulae and Star Clusters), содержащий 7840 объектов, к которым через 7 лет он добавил в приложениях еще 1529 объектов. Многие из этих объектов до сих пор обозначают их номерами по NGC.
См. также ГАЛАКТИКИ; ГЕРШЕЛЬ, ДЖОН ФРЕДЕРИК ВИЛЬЯМ.

Определение годичного параллакса.

В начале 19 в. на смену стенному квадранту, служившему для измерения положений звезд, пришел новый пассажный инструмент, и к середине столетия он распространился повсеместно. Это телескоп-рефрактор, поворачивающийся в плоскости меридиана на очень точной монтировке с полным градуированным кругом и микроскопами для считывания с него склонений; прямое восхождение определялось путем точной регистрации момента времени пересечения звездой сетки нитей. Бессель мастерски владел этим инструментом. Он открыл небольшие смещения у Сириуса и Проциона, не связанные с движением Земли вокруг Солнца, но тоже периодические. Позже у этих звезд были обнаружены слабые компаньоны, вызывающие их «покачивания».

В конце 1830-х годов Бессель, Т.Хендерсон (1798–1844) и В.Я.Струве (1793–1864) независимо обнаружили вызванный движением Земли вокруг Солнца годичный параллакс звезд 61 Лебедя, a Кентавра и a Лиры (Вега), определив тем самым расстояние до них. Ожидавшееся с античности открытие параллаксов дало возможность определять пространственное положение звезд и место Солнца среди них.

Обследование Солнечной системы.

Рост числа профессиональных и самодеятельных наблюдателей и возрастание мощности телескопов сделало наблюдение планет весьма популярным в 19 в.

Внутренние планеты.

Маленький Меркурий трудно исследовать, но И.Шрётер (1745–1816) опубликовал несколько зарисовок слабо различимых деталей на нем, по которым он вывел ложный период вращения в 24 ч; Шрётер нашел, что поверхность Меркурия неровная. Венеру наблюдать значительно легче, чем Меркурий, но и для нее было сделано несколько ошибочных заключений. Некоторые наблюдатели также вывели ее период вращения в 24 ч и утверждали, что они видели торчащие над облаками горы.

Достаточно четкие детали поверхности Марса позволили Гюйгенсу в 1659 вывести период вращения в 24 ч, а Дж.Кассини (1625–1712) в 1666 обнаружить белые полярные шапки. Крупные телескопы 19 в. сделали Марс популярным объектом. Многие искусные наблюдатели составляли подробные карты его поверхности. Во время близкого противостояния 1877 года Дж.Скиапарелли (1835–1910) различил сеть пересекающихся линий, назвав их «каналами», что вызвало в начале 20 в. споры об их природе. В том же 1877 А.Холл (1829–1907) открыл два спутника Марса. Их орбитальное движение позволило определить массу Марса гораздо точнее, чем это удавалось по его слабому возмущающему влиянию на движение Юпитера.
См. также ХОЛЛ, АСАФ.

Внешние планеты.

Юпитер был главным объектом визуальных наблюдений в 19 в.; многие вели систематические зарисовки деталей его диска. Большое Красное Пятно (впервые замеченное Р.Гуком в 1664), полосы и зоны, а также некоторые временные образования постоянно находились под наблюдением ученых. Астрономы наблюдали и диск Сатурна, но его детали не столь выразительны.

В 1855 Кембриджский университет учредил премию им. Адамса за выяснение того, являются ли кольца Сатурна твердыми, жидкими или состоящими из отдельных частиц. Единственный соискатель – Дж.Максвелл (1831–1879), позже прославившийся исследованиями по электромагнетизму, – доказал, что по законам механики Ньютона было бы неустойчивым любое образование, кроме роя частиц, независимо летящих по орбитам. В конце столетия Дж.Килер (1857–1900) доказал по доплеровскому смещению линий в спектре кольца, что его внутренний край движется быстрее наружного.
См. также МАКСВЕЛЛ, ДЖЕЙМС КЛЕРК.

К 1840 рассогласования в движении Урана стали серьезной проблемой: не удавалось вычислить для него такую орбиту, которая удовлетворяла бы всем наблюдениям планеты, включая и те, что были сделаны еще до открытия Гершеля. Предположив наличие за Ураном планеты, которая могла бы возмущать его движение, два математика – англичанин Дж.Адамс (1819–1892) и француз У.Леверье (1811–1877) – независимо вычислили ее возможное положение и массу. 23 сентября 1846 этот объект по информации У.Леверье был обнаружен и правильно истолкован в Берлинской обсерватории И.Галле (1812–1910) и А. д’Арре (1822–1875). Через несколько недель У.Ласселл (1799–1880) открыл крупнейший спутник Нептуна – Тритон.
См. также АДАМС, ДЖОН КАУЧ.

Еще в 1824 Ф.Груйтзен из Мюнхена, вероятно, последним из профессиональных астрономов предполагавший разумную жизнь на Луне, описал на ее поверхности дороги, города, укрепления и даже звериные тропы. Однако, наблюдая в 1834 заход звезд за лимб Луны, Бессель не обнаружил у нее атмосферы. К концу 19 в. были отброшены последние надежды обнаружить на Луне жизнь.

Тем не менее, составление карт лунной поверхности стало очень популярным. Среди наблюдателей выделялись работавшие совместно В.Бер (1797–1850) и И.фон Мёдлер (1794–1874). Проделав микрометрические измерения сотен деталей в качества реперных точек и измерив тени более тысячи гор для определения их высот, они составили в 1836–1837 изумительную карту Луны диаметром 97,5 см, сопроводив ее таблицами и подробным описанием.
См. также МЁДЛЕР, ИОГАНН ГЕНРИХ.

В 1890-х годах Г.Гилберт (1843–1918), глава Геологической службы США, заинтересовался природой лунных кратеров. Его телескопические исследования лунной поверхности подтвердили метеоритную природу этих кратеров.

Астероиды.

Когда в 1781 планету Уран открыли почти точно на расстоянии, предсказанном законом Боде (установленным незадолго до этого эмпирическим правилом для определения расстояний известных к тому времени планет от Солнца), Ф.фон Цах (1754–1832), директор обсерватории в Готе, начал поиски неизвестной планеты, которую закон Боде размещал на расстоянии 2,8 астрономической единицы (между Марсом и Юпитером). Тщетно пытаясь обнаружить «неуловимую» планету в 1780-х и 1790-х годах, Ф.фон Цах организовал в 1800-х годах для ее планомерного поиска две дюжины астрономов, каждый из которых на своем участке Зодиака должен был отмечать положения слабых объектов.

Необычный объект, не похожий на комету, был обнаружен 1 января 1801 в Тельце астрономом из Палермо (о.Сицилия) Д.Пиацци (1746–1826), работавшим по собственной долговременной программе над звездным каталогом. Пиацци наблюдал за движением небесного тела до 11 февраля, когда тот скрылся в лучах Солнца. Поскольку его наблюдения покрыли малую геоцентрическую дугу (3 ° ), несколько астрономов вывели по ним разные орбиты и предсказали для нового объекта различные положения. Этой проблемой заинтересовался математик К.Гаусс (1777–1855) и разработал новый метод расчета орбиты, который позволил Г.Ольберсу (1758–1840) перехватить 1 января 1802 вблизи предвычисленного положения Цереру, как Пиацци впоследствии назвал свой объект.
См. также ГАУСС, КАРЛ ФРИДРИХ.

За шесть лет наблюдений было открыто еще три похожих объекта: Паллада (28 марта 1802) и Веста (29 марта 1807) Г.Ольберсом и Юнона (1804) К.Хардингом (1765–1834). Схожесть их орбитальных элементов и ошибочное мнение, что их орбиты пересекаются, позволили Ольберсу предположить, что эти астероиды (как назвал их Гершель) являются осколками разрушенной планеты. Некоторые считали, что астероиды сформировались раздельно, но эта гипотеза выглядела не столь привлекательно, как та, что предполагала одну, хотя и недолго жившую планету в промежутке между Марсом и Юпитером.

Все надежды заполнить этот промежуток неким эквивалентом крупной планеты рухнули после нескольких десятилетий безрезультатных поисков. Лишь после того, как Берлинская академия в 1840-х годах организовала программу наблюдения конкретных участков Зодиака в различных обсерваториях, количество астероидов стало быстро возрастать (более 100 к 1870). Применение фотографии уменьшило роль карт и помогло находить даже слабые астероиды. М.Вольф (1863–1932) ввел в 1891 метод их фотографического поиска и сам открыл 231 астероид. К 1900 их было открыто более 450, к 1950 более 1500, а к 1980 более 3000.
См. также ВОЛЬФ, МАКСИМИЛИАН ФРАНЦ ЙОЗЕФ КОРНЕЛИУС.

Вначале наблюдатели определяли только относительный блеск и орбитальные элементы астероидов, а об их размерах и свойствах строили догадки. Некоторым казалось, что Церера и Паллада окружены туманностями, возможно, представляющими их собственные атмосферы или газы, стянутые с пролетавших мимо комет. Более века астероиды, или, как теперь их чаще называют, малые планеты изучали лишь методами небесной механики и фотометрии; иногда удавалось измерить их оптические диаметры.

Кометы и метеориты.

Астрономы 18 в. оставили много наблюдений и вычислений кометных орбит, к которым в 19 в. добавилось множество орбит астероидов. Фотография и спектроскопия существенно преобразили науку о кометах. Снимки с длительными экспозициями выявили новые детали в структуре кометных голов и хвостов. Полярископ показал, что солнечный свет рассеивается в хвостах комет, по-видимому, мелкими частицами пыли. Спектроскоп обнаружил яркие полосы, характерные для возбужденных молекул газа, хотя для идентификации этих молекул уже в 20 в. понадобилась большая работа лабораторных спектроскопистов и теоретический аппарат квантовой физики. Но все же углерод и натрий уже тогда удалось опознать.

Метеориты, представляющие промежуточное звено между кометами и астероидами, падали на поверхность Земли с момента ее рождения, но их не считали астрономическими объектами вплоть до 19 в., когда несколько мощных метеорных дождей вынудили ученых признать это. Анализ наблюдаемых траекторий некоторых метеоров из ежегодных потоков указал на их возможную связь с орбитами периодических комет. К концу 1860-х годов метеорный поток Леониды удалось связать с кометой Темпля – Тутля, а Персеиды – с кометой Свифта – Тутля. Рой осколков и пылинок в поясе астероидов выглядит подходящим поставщиком метеороидов, но механизм их переноса к Земле не был понятен астрономам вплоть до 20 в.
См. также МЕТЕОР; МЕТЕОРИТ.

Солнце.

Солнце представляет огромный интерес как для наблюдателей, так и для теоретиков. Довольно долго его считали твердым телом, окруженным сияющей атмосферой и, возможно, даже пригодным для жизни. В 19 в. от этих взглядов пришлось отказаться, и астрономы попытались понять, откуда берется такое гигантское количество энергии. Много сторонников нашла гипотеза Р.Майера (1814–1878) о том, что температуру Солнца поддерживает постоянное падение на него метеоритов, но У.Томсон (1824–1907) (позже получивший титул лорда Кельвина) показал, что отсутствуют очевидные небесномеханические следствия этой гипотезы. Поэтому он предположил, что энергия Солнца выделяется в результате гравитационного сжатия, продолжающегося с эпохи его конденсации из туманности. Некоторые в качестве источника солнечной энергии предлагали химические реакции, но вычисления показали, что если бы Солнце целиком состояло из такого топлива, как уголь, то энергии его горения хватило бы не более чем на 3000 лет. Решение этой проблемы нашли уже в 20 в. Эйнштейн и Бор.
См. также ТОМСОН, УИЛЬЯМ.

В середине века несколько ученых проанализировали многолетние наблюдения солнечных пятен и обнаружили цикл с периодом ок. 11 лет. К тому же они заметили его схожесть с циклами полярных сияний и магнитного поля Земли. Возникло подозрение, что пятнообразовательная и магнитная активность Солнца влияет на магнитную активность Земли и даже на погоду, но целый век эта идея оставалась неподтвержденной. В конце 19 в. была установлена четкая статистическая связь магнитной и авроральной активности Земли с 11-летним циклом солнечных пятен и 27-дневным периодом вращения Солнца. Систематические ежедневные измерения и результаты многочисленных экспедиций для наблюдения солнечных затмений дали астрономам богатую информацию об основных явлениях на Солнце (пятнах и протуберанцах) и его оптических слоях (фотосфере и хромосфере).
См. также СОЛНЦЕ.

Развитие спектроскопии и фотографии.

Две технические новинки 19 в. переориентировали астрономию с позиционных и небесномеханических исследований на изучение состояния космических тел. Спектроскопия – анализ света небесных объектов – предоставила возможность определять химический состав и физическое состояние далеких тел. Фотография позволила многие минуты и даже часы накапливать свет от неярких источников (тогда как глаз аккумулирует свет лишь долю секунды) и надежно регистрировать наблюдения. Все это сделало видимыми слабые и диффузные объекты и дало возможность регистрировать, а затем детально анализировать их спектры.
См. также ОБСЕРВАТОРИЯ; СПЕКТРОСКОПИЯ.

В 1814 Й.Фраунгофер (1787–1826) заметил множество тонких темных линий в спектрах Солнца и ярких звезд (несколько линий наблюдал Уильям Волластон еще в 1802) и установил, что некоторые из них знакомы ему по спектрам лабораторных горелок. (Анализ попущенного через призму света нагретого в пламени вещества стал позже обычным лабораторным методом.) Р.Бунзен (1811–1899) и Г.Кирхгоф (1824–1887), работая вместе, обнаружили в 1860, что различные металлы имеют характерные наборы таких линий. Затем Кирхгоф установил, что если в нагретом состоянии вещество излучает определенные линии, то в спектре света, пропущенного через его охлажденные пары, на этих же местах образуются темные линии поглощения. Поэтому каждое вещество оставляет свои следы не только в излучении горячего космического тела, но и в свете, прошедшем сквозь холодный объект, скажем, межзвездное облако. Сначала астрономы использовали спектроскоп для визуального изучения спектров. Но настоящая эра спектроскопии началась после ее объединения с фотографией, когда при помощи спектрографа стали получать спектрограммы.
См. также БУНЗЕН, РОБЕРТ ВИЛЬГЕЛЬМ; ФРАУНГОФЕР, ЙОЗЕФ; КИРХГОФ ГУСТАВ РОБЕРТ.

В 1843 Э.Беккерель (1820–1891) зафиксировал солнечный спектр (даже в ультрафиолетовой области) на пластинку дагеротипа. Во время полного затмения 1868 Ж.Жансен (1824–1907) обнаружил водород в солнечных протуберанцах и предложил использовать спектрограф для фотографирования Солнца в определенной линии излучения, например, водорода. Н.Локьер (1836–1920), пройдя тем же наблюдательным и идейным путем, в том же году наблюдал яркие линии протуберанцев в отсутствие затмения. Он также открыл в солнечном спектре новый элемент – гелий, который был обнаружен в атмосфере Земли только в 1895. Постепенно, по мере накопления спектров ярких звезд, началось сопоставление состава Солнца и звезд.
См. также ЖАНСЕН, ПЬЕР ЖЮЛЬ СЕЗАР; ЛОКЬЕР, ДЖОЗЕФ НОРМАН.

У.Хёггинс (1824–1910), занимаясь спектрами звезд, изучил в 1864 спектры некоторых туманностей. Обнаружив две неизвестные линии излучения в зеленой области их спектров, он объявил об открытии нового элемента – небулия (от лат. nebula, туман). Позже было доказано, что эти линии излучают ионизованные кислород и азот, но газовая природа туманностей еще до этого стала фактом. В 1868, используя доплеровское смещение линий в спектре, Хёггинс впервые измерил лучевую скорость звезды – Сириуса, который со скоростью 47,3 км/с удаляется от Солнца.

Астрономия подошла к 20 в., обогащенная как новыми объектами, так и методами их исследования. Лидирующая роль астрометрии и небесной механики уменьшилась, но осталась заметной. Стремительно развивалась астрофизика. Астрономы выясняли состав Солнечной системы, ее строение и характеристики больших и малых тел. Они познакомились со многими явлениями на Солнце, хотя и не понимали пока механизмов выделения его гигантской энергии. Они измерили расстояния до ближайших звезд и в общем представляли распределение звезд в нашей Галактике. Ученые выяснили, что некоторые туманности газовые, другие состоят из мириад звезд, а третьи содержат и то, и другое. У них уже появились мощные, хотя и недостаточно совершенные новые приборы для изучения физического состояния, распределения и движения различных объектов во Вселенной.

ДВАДЦАТЫЙ ВЕК

Астрономию 20 в. можно разделить на два периода – до и после Второй мировой войны. В первый период появление мощных телескопов и других приборов дало астрономам возможность наблюдать слабые и далекие объекты, а новые научные теории, в особенности теория относительности и квантовая механика, позволили интерпретировать эти наблюдения. Удалось понять механизмы выделения энергии у Солнца и звезд, а также их эволюционный путь от рождения до смерти. Еще более грандиозными были открытия в космологии: удалось многое узнать о мире, в котором протекает жизнь звезд и миллиардов звездных систем, подобных нашей Галактике, о рождении и возможных вариантах эволюции этого мира. Новые факты потребовали изменить не только смысл слова «Вселенная», которое прежде использовали лишь для обозначения нашей Галактики, но и масштабы времени в астрономии с миллионов на миллиарды лет.
См. также ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ; КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА.

Второй период астрономии 20 в. начался, когда ученые вернулись к своим прерванным войной занятиям с новыми идеями и ожиданиями, вооруженные новой техникой. Особенности этого периода состоят в расширении диапазона наблюдений за пределы оптического и в быстром росте, с развитием космонавтики, доступных для обобщения наблюдательных данных. Была создана стройная теория эволюции звезд и доказано, что в конце жизни звезды с ней могут происходить необычные и бурные явления. Астрономы приблизились к ответу на важнейшие вопросы космологии: каковы размер и возраст Вселенной, как эволюционируют галактики и даже какая судьба ожидает Вселенную. Вместе с геофизиками и специалистами по космической технике они изучают в благоприятных условиях объекты Солнечной системы, получая данные об их современном состоянии и прошлом. Астрономы наблюдают рождение звезд в далеких облаках, зарождающиеся в околозвездных газо-пылевых дисках планетные системы и даже сами эти планеты. К концу 20 в. с помощью наземных и орбитальных телескопов астрономы узнали почти всю историю Вселенной.

Хейл и развитие астрофизики.

Физику Солнца и звезд в 19 в. изучало всего несколько ученых, интересовавшихся как физикой, так и астрономией. Объединение этих наук в 20 в. в астрофизику наилучшим образом иллюстрирует судьба человека, посвятившего этому свою жизнь. Дж.Хейл (1868–1938) использовал в астрономии новинки фото- и спектрографической техники. В 22 года он изобрел спектрогелиограф, позволивший обнаружить магнитное поле и вращение в солнечных пятнах. Он организовывал национальные и международные общества астрофизиков, учредил в 1895 «Астрофизический журнал». Он руководил созданием Йеркской, Маунт-Вилсоновской и Маунт-Паломарской обсерваторий, каждая из которых, начиная наблюдения, имела крупнейший в мире телескоп. Он добывал необходимые этим обсерваториям средства из многих источников, в особенности из частных пожертвований и фондов. Он занимался проектированием всех частей обсерватории: от планировки зданий до мелких деталей многих телескопов и приборов. Он был создателем многих современных обсерваторий, кроме Паломарской, строительство которой было завершено через 10 лет после его смерти. На обсерваториях Хейла за Солнцем постоянно наблюдали телескопы его собственной конструкции, а крупнейшие в мире звездные телескопы изучали далекие объекты Вселенной.
См. также ХЕЙЛ, ДЖОРДЖ ЭЛЛЕРИ; ОБСЕРВАТОРИЯ.

Изучение Солнца и звезд.

Развитие физики в конце 19 в. позволило астрономам получить важнейшую информацию о Солнце. В 1906 было определено, что температура поверхности Солнца составляет ок. 6000 К. Однако температуру хромосферы и короны удалось измерить лишь полвека спустя с помощью электронных приборов: в короне она достигает 2 000 000 К, а в центре Солнца ок. 13 000 000 К. Модели структуры Солнца и звезд разрабатывали между 1905 и 1928 К.Шварцшильд (1873–1916), Э.Милн (1896–1950), А.Эддингтон (1882–1944) и С.Чандрасекар (1910–1995). Они использовали достижения квантовой физики и теории относительности, рассматривая динамику звезды как газового шара. Было получено представление о строении недр и механизмах переноса энергии, а также предсказаны некоторые предельные типы звезд, такие, как белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Эти результаты в основном оставались теоретическими до начала космической эры, когда появилась возможность наблюдать небесные объекты в высокоэнергичных диапазонах спектра.
См. также ЭДДИНГТОН, АРТУР СТЭНЛИ.

В 19 в. было получено множество звездных спектров, и в 20 в. астрономы занялись их систематикой и классификацией, чтобы понять природу звезд. Около 225 300 спектров было классифицировано и расположено в принятую теперь последовательность – O B A F G K M R N S. Каждой буквой представлен конкретный тип спектра; исходный алфавитный порядок, соответствующий изменению интенсивности некоторых спектральных линий, пришлось позже поменять, чтобы последовательность спектральных типов (классов) соответствовала изменению температуры поверхности звезды.
См. также ПИКЕРИНГ, ЭДУАРД ЧАРЛЗ; ЗВЕЗДЫ.

Космология.

Когда в спиральных туманностях было обнаружено несколько звезд, некоторые астрономы решили, что это довольно близкие молодые звезды, родившиеся в газо-пылевых облаках, похожих на то, из которого когда-то сформировалось Солнце. Но другие предполагали, что спиральные туманности – это настоящие галактики, большинство звезд в которых не видно из-за огромных расстояний. Между 1917 и 1920, сравнивая старые и новые фотографии этих туманностей, астрономы заметили появление в них новых звезд. Предположив, что все новые при вспышке достигают равной светимости, по их наблюдаемой яркости определили, что расстояния до туманностей очень велики, а их размеры сравнимы с размером галактики Млечный Путь и, следовательно, что это настоящие «островные вселенные».
См. также ШЕПЛИ, ХАРЛОУ.

В 1923 Э.Хаббл (1889–1953) с помощью 152-см и 254-см рефлекторов обсерватории Маунт-Вилсон разрешил периферию спиральных туманностей на звезды. Он обнаружил там переменные звезды-цефеиды, у которых период изменения блеска связан с их абсолютной звездной величиной. С помощью этих «стандартных свечей» и другими методами он доказал, что некоторые спиральные туманности, в частности, Большая спираль в Андромеде, расположены очень далеко от Млечного Пути. Хаббл изучил 41 спиральную галактику для большинства из которых В.Слайфер (1875–1969) определил, что линии в их спектрах смещены к красному концу. Это смещение, если считать его эффектом Доплера, указывает на радиальное движение галактик от Солнца. В 1929 Хаббл обнаружил, что расстояния и скорости галактик пропорциональны друг другу.
См. также ГАЛАКТИКИ; ХАББЛ, ЭДВИН ПАУЭЛЛ.

Константу пропорциональности теперь обозначают буквой H и называют постоянной Хаббла. Простое выражение 1/H дает оценку возраста Вселенной. Астрономы постоянно уточняют расстояния и скорости галактик для более точного определения этого важного числа. Вначале его определили как 2 млрд. лет, и это вызвало в 1940-е годы научный кризис, поскольку возраст земных пород по радиоизотопным измерениям составлял 4 млрд. лет, т.е. формально превышал возраст Вселенной. Проблему решило переопределение постоянной Хаббла в 1952. Возраст Земли сейчас считается равным 4,5 млрд. лет, а возраст Вселенной – от 10 до 20 млрд. лет.

Открытие расширения Вселенной вынудило физиков задуматься о начале этого процесса, астрономические и физические проблемы которого перерастают в философские. Одним из первых занялся этим Ж.Леметр (1894–1966) в 1930-х годах. С помощью термодинамики и квантовой теории он доказывал, что в момент рождения Вселенная была подобна первичному атому, в котором содержалась вся энергия и вся масса Вселенной. Затем первичный атом стал делиться, как при радиоактивном распаде, породив при этом наблюдаемую Вселенную.

В конце 1940-х годов Г.А.Гамов (1904–1968) и Р.Альфер (род. 1921) приступили к изучению физических процессов первичного образования элементов, когда нейтроны, протоны и электроны находились в излучательной среде. При этом Альфер полагал, что остатки этого излучения, подвергшиеся сильному красному смещению, должны наблюдаться сейчас в виде однородного фона с температурой ок. 3 К.
См. также ГАМОВ, ДЖОРДЖ.

Вычисление расстояний до галактик основано на множестве допущений и различных факторов, еще окончательно не установленных. Иногда даже ставят под сомнение интерпретацию красного смещения эффектом Доплера. Поэтому возраст Вселенной выводится из закона Хаббла не столь уж просто и однозначно, как это порой представляют. Имеется еще немало возможностей для дальнейших уточнений.

Согласно космологической модели расширяющейся Вселенной, вещество возникло в самом начале, после чего быстро остыло, и физические процессы перешли в нормальное русло. Но предлагались и другие космологические модели, например, еще в первой половине 20 в. рассматривался вариант стационарной Вселенной, в которой вещество возникает непрерывно. После Второй мировой войны Г.Бонди, Т.Голд и Ф.Хойл рассматривали стационарную модель как альтернативу расширяющейся Вселенной. Предположение Голда о непрерывном рождении вещества, делавшее ненужной гипотезу об уникальном событии творения Вселенной в прошлом (которое Хойл в 1950 назвал Большим взрывом), стало основой для их совместных работ и последующих вариантов. Однако модель стационарной Вселенной была опровергнута открытием в 1965 фонового излучения с температурой 3 К, которое Альфер предсказал как остаток Большого взрыва.

Новые области астрономии.

Достаточно разработанная к началу 20 в. физика электромагнитного излучения указывала, что многие астрономические объекты должны заметную или даже большую часть своей энергии излучать за пределами того узкого диапазона спектра, в котором чувствителен глаз человека, а именно, в более длинноволновых (инфракрасный и радио) или коротковолновых (ультрафиолетовый, рентгеновский, гамма) диапазонах. Хотя земная атмосфера не пропускает большую часть этих излучений, существует несколько «окон», в которых они частично достигают земной поверхности. Однако детальное изучение астрономических объектов за пределом оптического диапазона началось лишь в космическую эру.
См. также ГАММА-АСТРОНОМИЯ; ВНЕАТМОСФЕРНАЯ АСТРОНОМИЯ.

Радиоастрономия.

Было предпринято несколько неудачных попыток наблюдать радиоизлучение Солнца и других небесных объектов. В 1932 К.Янский (1905–1950), пытаясь изучить помехи трансатлантической радиосвязи, обнаружил мощное радиоизлучение Млечного Пути. Радиоинженер Г.Ребер составил в 1940-х годах карту излучения неба на более высоких частотах. В феврале 1942 Дж.Хей открыл радиоизлучение Солнца, когда исследовал предполагаемые немецкие помехи британским радарам. После войны теоретики рассмотрели возможность излучения радиоволн астрономическими объектами и развили теорию синхротронного излучения, которое испускают электроны, двигаясь в магнитном поле почти со скоростью света.

Радиоинженеры и ученые приспосабливали радиотехнику к астрономическим исследованиям, используя приборы, созданные для военных целей. Было воздвигнуто несколько радиотелескопов различной конструкции в США, СССР, Англии, Нидерландах и Австралии.

Подобно визуальным обзорам неба, открывавшим эру оптических телескопов, обзоры радионеба также выявили мириады источников. Одним из первых достижений радиоастрономии стало уточнение структуры Галактики и нашего места в ней. В время Второй мировой войны В.Бааде (1893–1960) использовал 2,5-м телескоп обсерватории Маунт-Вилсон для изучения галактики Андромеды (М 31). Он выявил в ней два населения звезд: молодые яркие голубые звезды, сконцентрированные в спиральных рукавах, и более старые красные звезды, населяющие ядро и гало. В 1950 он и другие выявили подобное распределение звезд и в нашей Галактике, определив место Солнца на краю ее спирального рукава. Тогда же другие астрономы, используя связь областей ионизованного водорода с характерными для спиральных рукавов молодыми звездами, установили положение двух рукавов Галактики. В 1951 было открыто радиоизлучение нейтрального водорода, и многие астрономы воспользовались им для составления карты спиральной структуры Галактики. В то время как далекие оптические объекты в плоскости Галактики закрыты от нас пылевыми облаками, радиоизлучение свободно проходит сквозь пыль, обрисовывая структуру всей Галактики.
См. также МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ.

В 1960 астрономы отождествили несколько радиоисточников со слабыми звездообразными объектами. У них оказались странные оптические спектры и скорости удаления больше, что у галактик; назвали их квазизвездными радиоисточниками, или квазарами. В 1960-х годах астрофизики столкнулись со множеством проблем, пытаясь понять природу этих удивительных объектов, очень далеких, а значит, выделяющих такую колоссальную энергию, источник которой просто трудно себе представить. В 1970-х годах квазары были найдены в ядрах некоторых активных галактик, и некоторые астрофизики теперь считают, что источниками энергии в центрах этих галактик служат прожорливые черные дыры.
См. также КВАЗАРЫ.

Радиоастрономия смогла также подтвердить существование нейтронных звезд, впервые предсказанное в 1930-х годах. Аспирантка Кембриджского университета Дж.Белл в 1967 обнаружила сигнал, пульсирующий с периодом около секунды. Т.Голд предположил, что испускающие их объекты, названные пульсарами, могут быть быстро вращающимися нейтронными звездами, с поверхности которых выходит синхротронное излучение. Позже были открыты рентгеновские и другие пульсары.
См. также НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА; ПУЛЬСАР; РАДИОАСТРОНОМИЯ.

Радиолокационная астрономия.

Радиолокационное зондирование ближайших планет в 1960-х годах дало первое представление о деталях поверхности закрытой облаками Венеры, о структуре и составе лунной поверхности, позволило измерить скорость и направление вращения Венеры и Меркурия. В 1970-х и 1980-х годах наземные радары, особенно гигантская антенна, сооруженная в естественном углублении близ Аресибо (о.Пуэрто-Рико), и большая антенна системы дальней космической связи на станции НАСА Голдстоун в калифорнийской пустыне Мохаве, начали зондировать спутники Юпитера, кольца Сатурна и приближающиеся к Земле астероиды и кометы. Радары космических зондов, выведенных на орбиту вокруг Венеры, позволили детально изучить ее поверхность.
См. также РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ.

Инфракрасная астрономия.

Расцвет ИК-астрономии произошел в 1960-х годах благодаря применению охлаждаемых электронных детекторов и их выносу на самолетах и спутниках за пределы поглощающего слоя водяных паров атмосферы. Именно тогда были сделаны первые обзоры всего неба. Наилучшим местом для наземных ИК-наблюдений сейчас считается вершина Мауна-Кеа (о.Гавайи), где исключительно сухой и разреженный воздух.

Большой прогресс ИК-астрономии был связан с запуском 26 января 1983 спутника IRAS (Infrared Astronomical Satellite), созданного США, Великобританией и Нидерландами. Его охлаждаемый жидким гелием телескоп и чувствительный инфракрасный твердотельный детектор позволили выполнить обзор всего неба и исследовать множество дискретных источников. Были получены карты распределения пыли вдоль Млечного Пути и плоскости эклиптики. Были обнаружены две неизвестные ранее зодиакальные полосы пыли, наклоненные к эклиптике, а также множество разреженных «инфракрасных циррусов», напоминающих перистые облака земной атмосферы и довольно однородно распределенных по небу. Наблюдалось также множество астероидов, изучалась структура пылевых кометных хвостов, были найдены необычные галактики, излучающие почти всю свою энергию в ИК-диапазоне (тогда как Млечный Путь – только половину). Некоторые звезды, в частности, Вега ( a Лиры), показали неожиданный избыток ИК-излучения, позволивший открыть у них протопланетные газопылевые диски и довольно холодные спутники, названные «коричневыми карликами».

Ультрафиолетовая астрономия.

По другую сторону видимого диапазона простирается УФ-диапазон, в котором большую часть своего излучения испускают объекты с температурой от 10 000 до 1 000 000 К, – звезды горячее Солнца и разные экзотические звездные объекты. В этом диапазоне излучают и многие химические элементы и соединения, распространенные во Вселенной. Озон в земной атмосфере поглощает большую часть этого излучения. Наблюдать небесные объекты в этом диапазоне астрономы начали лишь после Второй мировой войны, когда стало возможным поднимать приборы на исследовательских ракетах.

В октябре 1946 Р.Таузи с коллегами из научно-исследовательской лаборатории ВМС США с помощью трофейной ракеты «Фау-2» подняли спектрограф и впервые получили УФ-спектр Солнца. Эти и последовавшие за ними более детальные наблюдения позволили изучить состав, температуру и динамику различных слоев Солнца и верхних слоев земной атмосферы, в особенности электрические и магнитные процессы в ней, стимулированные влиянием Солнца. В 1957 группа ученых из этой лаборатории провела первые УФ-наблюдения звезд. Развитие спутниковой УФ-астрономии привело к различным открытиям в эволюции горячих звезд, в изучении состава межзвездной среды и в исследовании атмосфер планет и комет.

Технические проблемы спутниковой УФ-астрономии удалось преодолеть лишь в конце 1960-х годов, когда несколько орбитальных астрономических обсерваторий ОАО обследовали из космоса все небо. Затем длительные и очень продуктивные наблюдения вел спутник IUE (запущен 26 января 1978, работал до 30 сентября 1996). Сейчас на орбите функционирует Космический телескоп им. Хаббла диаметром 2,4 м, запущенный 25 апреля 1990 с помощью многоразового космического корабля «Дискавери» и наблюдающий в широком диапазоне спектра от инфракрасного до крайнего ультрафиолетового.

Рентгеновская и гамма-астрономия.

Рентгеновские и гамма-лучи были открыты в конце 19 в. как два вида проникающей радиации, излучаемой радиоактивными веществами. Поток космического гамма-излучения был зафиксирован в 1930-х годах при подъеме на аэростатах простых электрометров, реагирующих на ионизацию окружающего воздуха, хотя теоретики тогда не представляли физических механизмов, способных создать столь энергичное излучение. Новые данные о бурных космических процессах и объектах (таких, как сверхновые звезды, квазары, нейтронные звезды и черные дыры), а также развитие ракетной и наблюдательной техники после середины 1950-х годов привели к рождению рентгеновской и гамма-астрономии.

Космические гамма-лучи, взаимодействуя с атомами верхних слоев атмосферы, рождают каскадный ливень вторичных гамма-лучей и заряженных частиц, который можно регистрировать гейгеровскими и сцинтилляционными счетчиками высоко в горах или подняв их на аэростатах и ракетах. Рожденные высокоэнергичными гамма-лучами заряженные частицы, двигаясь в атмосфере, испускают слабое оптическое черенковское излучение, для регистрации которого созданы специальные наземные телескопы.

Созданные в 1960-х годах специальные искровые камеры, сцинтилляционные счетчики и другие твердотельные детекторы поднимали на аэростатах, небольших ракетах и некоторых спутниках – как военных, созданных для обнаружения вспышек гамма-излучения от ядерных взрывов на Земле и в космосе, так и гражданских, предназначенных для астрономических наблюдений. Рентгеновская и гамма-астрономия вошла в контакт с астрофизикой и космологией, с физикой высоких энергий, ядерной физикой и военной техникой.

Американская научно-инженерная группа в 1962 неожиданно обнаружила мощный источник рентгеновского излучения (Sco X-1) в созвездии Скорпиона. Вскоре эти специалисты открыли и другие источники, включая один в Крабовидной туманности. К ним подключились и другие ученые, обнаружившие с помощью многочисленных запусков высотных ракет немало источников и сильное фоновое излучение.

Исследования Солнечной системы.

Расширение спектрального диапазона наблюдений способствовало изучению планет и других объектов Солнечной системы. ИК-спектроскопия позволила определить молекулярный состав планетных атмосфер и кое-что узнать о минеральном составе их поверхности. Последнее особенно важно для изучения семейств астероидов и формирования представлений о природе породивших их тел. УФ-спектроскопия и другие методы наблюдений оказались полезными для изучения верхних слоев планетных атмосфер и гигантских водородных корон, окружающих кометы.

Представления докосмической эпохи.

До начала 1960-х годов астрономы представляли внутренние планеты Солнечной системы как каменистые тела с атмосферой. О Меркурии было известно мало. Было установлено, что плотная атмосфера Венеры в основном состоит из углекислого газа. Радионаблюдения указывали на очень высокую температуру, но неясно было, относится ли она к поверхности планеты или к верхним слоям ее атмосферы. Предполагалось, что у поверхности Венеры температура умеренная и, возможно, даже существует океан воды. Марс не давал астрономам покоя своими сезонными изменениями полярных шапок, облаками и трудноуловимыми деталями поверхности. После жарких дебатов в начале 20 в. между П.Ловеллом (1855–1916) и большинством других астрономов о том, есть ли на Марсе следы жизни, он оставался загадочной планетой.
См. также ЛОВЕЛЛ, ПЕРСИВАЛЬ.

Луна, наиболее исследованный после Земли объект Солнечной системы, была хорошо картографирована еще до начала 20 в. Однако природа многочисленных кратеров на ее поверхности (вулканическая активность или метеоритные удары?) долгое время оставалась темой острых дискуссий, пока большинство ученых не склонились к гипотезе об ударной природе большинства лунных кратеров. Происхождение Луны и ее связь с Землей также оставались предметом споров. Если Луна, как считали некоторые известные ученые, является первичным телом, не изменившимся с эпохи формирования Солнечной системы, то именно на ней хранится ключевая информация, практически потерянная на Земле в результате эрозии и других процессов.

В начале 20 в. уже было ясно, что внешние планеты Солнечной системы существенно отличаются от внутренних планет своими огромными размерами, малой плотностью и низкой температурой. Спектроскопическое обнаружение метана как главной составляющей их атмосфер стимулировало работу астрономов над моделями внутреннего строения гигантских газовых планет. Развитая после войны ИК-спектроскопия принесла новые данные и позволила Дж.Койперу (1905–1973) впервые обнаружить атмосферу у спутника планеты (это был Титан, спутник Сатурна). В 1955 было открыто мощное радиоизлучение Юпитера, происхождение которого осталось неясным.

Исследования с помощью космических аппаратов.

Во второй половине 20 в. изучение Солнечной системы совершенно изменили космические зонды, подлетевшие ко всем планетам (кроме Плутона), к Луне и многим другим спутникам, к нескольким астероидам и кометам, а также непосредственно изучавшие Луну, Венеру, Марс и Юпитер с помощью автоматических орбитальных и посадочных аппаратов и даже экспедиций космонавтов (на Луну).
См. также ЛУНЫ ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИСТОРИЯ; КОСМОСА ИССЛЕДОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ; КОСМИЧЕСКИЙ ЗОНД.

Межпланетный аппарат «Маринер-2» положил конец надеждам на умеренный климат Венеры, измерив очень высокую температуру ее поверхности. Десятки космических аппаратов, включая орбитальные, посадочные и атмосферные зонды, за прошедшие 40 лет довольно подробно изучили Венеру. При температуре поверхности выше точки плавления свинца, поддерживающей кору планеты в пластичном состоянии, и с чрезвычайно плотной атмосферой из углекислого газа, в которой плавают облака из серной кислоты, Венера выглядит малопривлекательным местом. «Маринер-10», пролетев мимо Венеры, затем трижды прошел мимо Меркурия, сфотографировав более половины его поверхности, покрытой кратерами, как лунная.

Хотя Луна привлекала к себе внимание в основном по политическим и прочим ненаучным соображениям, ее научные исследования весьма продуктивны. В 1960-х годах Луна была осмотрена и изучена автоматическими станциями: сначала – пролетавшими вблизи или падавшими на ее поверхность, а затем – орбитальными и посадочными. Двенадцать космонавтов на шести кораблях «Аполлон» (1969–1972) побывали на поверхности Луны, доставили туда приборы и привезли назад сотни килограммов образцов породы. Возраст Луны оказался близок к земному, а сама она предстала перед учеными хотя и не совсем реликтовой, как они надеялись, он все же проделавшей совершенно самостоятельный эволюционный путь, отличный от земного. Образцы лунного грунта и другие данные позволили воссоздать историю Луны и, опираясь на это, понять многие аспекты ранней истории Солнечной системы. В частности, статистический анализ лунных кратеров был использован при изучении поверхности других планет. Экспедиции к внешним планетам требуют дальнейшего развития космической техники, сооружения мощных носителей и больших вложений для реализации грандиозных проектов, результаты которых можно ожидать лишь через многие годы.

В 1970–1980-х годах несколько зондов были посланы с разведывательной целью к Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну. Даже самые прозорливые планетологи были удивлены переданными на Землю изображениям и данными. В атмосфере Юпитера темные полосы и светлые зоны между ними, а также пятна, которые астрономы напряженно изучали с Земли, «рассыпались» на многочисленные цветные, закрученные циклонами облака. Кольца Сатурна, в которых при наблюдении в телескоп было заметно лишь несколько щелей, с близкого расстояния стали похожи на грамофонную пластинку с сотнями бороздок, возможно, завитых в спираль. Системы колец Урана и Нептуна, незадолго до этого обнаруженные с Земли, оказались весьма сложными. У Юпитера также было открыто тонкое кольцо. Ледяные спутники всех больших планет, которые при наблюдении в телескоп выглядят светлыми точками или, в лучшем случае, крохотными дисками с цветными пятнышками, оказались самобытными объектами, каждый со своей сложной историей. Космические зонды обнаружили активные геологические процессы, такие, как действующие вулканы, извергающие серу, на спутнике Юпитера Ио, а также гейзеры, фонтанирующие азотом, на спутнике Нептуна Тритоне.

В 1986 армада космических зондов разных стран встретилась с кометой Галлея и передала изображения ее ядра. В начале 1990-х годов аппарат «Галилео» осмотрел два астероида во время своего 2-летнего путешествия в систему Юпитера, где он сбросил зонд в атмосферу этой планеты. Изображения нескольких астероидов были составлены по данным наземных радаров.

Комплексный подход.

Исследование Солнечной системы космическими аппаратами привело к уточнению ее параметров и совершенно изменило представления о целых классах объектов. Но пока в Солнечной системе остаются области, не доступные для прямых исследований, невозможно полностью отказаться от дистанционных астрономических методов, как этого хотели бы некоторые энтузиасты. Наземные наблюдения не только позволяют планировать полеты зондов и помогают интерпретировать переданные ими данные, но и во время работы самих зондов обсерватории всего мира ведут наблюдения вместе с ними.

Доступность астрономической информации.

Собранные космическими зондами данные доступны любому, кто в них нуждается; в этом залог успеха астрономических исследований. Так, продолжается традиция национальных обсерваторий, куда каждый может подать заявку и, получив одобрение, проводить наблюдения. Появление недорогих, но мощных компьютеров и возможность получать данные через Интернет позволила теоретикам работать весьма плодотворно, не ограничивая себя рамками своего учреждения или страны. Гигантские базы данных о тысячах астрономических объектов во всех спектральных диапазонах позволяют теоретикам оперировать множеством разнообразных фактов для объяснения изучаемых явлений. Современные астрономы-наблюдатели имеют и свои обширные персональные базы данных, обычно открытые для свободного доступа всех желающих.

АСТРОНОМЫ

Барнард, Эдуард Эмерсон (Barnard, Edward Emerson) (1857–1923), американский астроном, открыл звезду с наибольшим собственным движением (звезда Барнарда), обнаружил пятый спутник Юпитера, зафиксировал 16 комет. Широко известен его фотографический Атлас избранных областей Млечного Пути (Atlas of Selected Regions of Milky Way).
Боде, Иоганн Элерт (Bode, Johann Elert) (1747–1826), немецкий астроном, сформулировавший эмпирическое правило удаленности планет от Солнца, открытое ранее И.Тициусом и известное сейчас как «правило Тициуса–Боде». Дал имя планете Уран, устранив этим неловкую ситуацию, возникшую после того, как открывший эту планету В. Гершель предложил назвать ее «Звездой Георга» в честь английского короля Георга III.
Браун, Эрнест Уильям (Brown, Ernest William) (1866–1938), американский астроном, чья книга Лунные таблицы (Tables of the Moon) считается наиболее авторитетным источником по теории движения Луны. Браун обнаружил вариации в скорости вращения Земли, исследовал проблему трех тел, движение планет и астероидов, развивал теорию резонансов.
Вейцзеккер, Карл Фридрих (Weizsäcker, Carl Friedrich) (род. 1912), немецкий космогонист и физик. Предложил теорию формирования планетной системы из пылевого вещества, верно описывающую расстояния планет от Солнца. Эта теория, основанная на ранних идеях Канта и Лапласа, освободила космогонию от необходимости предполагать соударения звезд для формирования планет.
Герцшпрунг, Эйнар (Hertzsprung, Ejnar) (1873–1967), датский астроном и инженер, обнаружил связь между цветом звезд и их абсолютной светимостью. Это соотношение, независимо полученное Г.Ресселом, легло в основу диаграммы Герцшпрунга – Рессела, ставшей важным инструментом звездной астрономии. Герцшпрунг также обнаружил связь между спектрами звезд и их светимостью.
Донати, Джованни Баттиста (Donati, Giovanni Battista) (1826–1873), итальянский астроном. В 1858 открыл комету Донати – одну из самых ярких и интересных в истории астрономии. Первым исследовал спектры комет и доказал, изучая комету Темпля 1864, что кометы являются самосветящимися телами.
Кассини, Джованни Доменико (Cassini, Giovanni Domenico) (1625–1712), итальянский и французский астроном. Открыл 4 спутника Сатурна и темный промежуток между его кольцами (деление Кассини), исследовал и дал название зодиакальному свету, измерил периоды вращения Марса, Венеры и Юпитера, указал причину лунных либраций. Был первым директором Парижской обсерватории; на этом посту его последовательно сменяли сын, Жак Кассини (1677–1756), внук, Сезар Франк Кассини де Тюри (1714–1784), и правнук, Жак Доминик де Кассини (1747–1845).
Кэмпбелл, Уильям Уоллес (Campbell, William Wallace) (1862–1938), американский астроном, начал измерения лучевых скоростей звезд по их спектрам; определил движение Солнца в Галактике, а также среднюю скорость хаотического движения звезд различных спектральных классов.
Кэннон, Энни Джамп (Cannon, Annie Jump) (1863–1941), американский астроном, классифицировала спектры более 400 000 звезд, опубликовав результаты в Каталоге Генри Дрэпера. Открыла 5 новых и более 300 переменных звезд.
Лаббок, Джон Уильям (Lubbock, John William) (1803–1865), английский астроном и математик, предложивший в 1829 метод определения кометных орбит. Упростил вычисления отклонений в движении Луны и планет, введя время как независимую переменную.
Леверье, Урбен Жан Жозеф (Leverrier, Urbain Jean Joseph) (1811–1877), французский астроном и математик, в 1846 теоретически открывший планету Нептун.
Леметр, Жорж Эдуар (Lemaitre, Georges Edouard) (1894–1966), бельгийский астрофизик и космогонист, изучавший формирование Вселенной на основе теории относительности. Предложил эволюционную гипотезу, в которой рождение Вселенной уподоблялось распаду радиоактивного атома, т.е. источником всего вещества и энергии Вселенной считалось одно гигантское ядро, или «первичный атом».
Ливитт, Генриетта Суон (Leavitt, Henrietta Swan) (1868–1921), американский астроном, обнаружившая зависимость между светимостью переменных звезд-цефеид и периодом изменения их блеска, что позволило определять расстояния до звезд. Открыла также множество астероидов, 4 новые звезды и 2400 переменных звезд.
Максутов, Дмитрий Дмитриевич (1896–1964), русский астроном и оптик, изобрел менисковые системы оптических приборов (телескоп Максутова).
Моултон, Форест Рей (Moulton, Forest Ray) (1872–1952), американский астроном-теоретик. Выдвинул планетезимальную гипотезу происхождения Солнечной системы взамен небулярной гипотезы Лапласа; изучал устойчивость движения спутниковых систем, определял орбиты планет и комет, построил теорию приливов в системе Земля – Луна.
Ньюком, Саймон (Newcomb, Simon) (1835–1909), американский астроном. Совместно с А.Даунингом предложил однородную систему астрономических постоянных, ставшую с 1901 стандартной для всех эфемерид. Расчитал точные таблицы движения Солнца, Меркурия, Венеры, Марса, Урана и Нептуна.
Ольберс, Генрих Вильгельм Маттиас (Olbers, Heinrich Wilhelm Matthias) (1758–1840), немецкий астроном и врач; предложил метод вычисления орбит, применяемый до сих пор. Выдвинул гипотезу о происхождении астероидов в результате взрыва большой планеты. Открыл вторую и четвертую малые планеты – Палладу и Весту.
Струве, Отто Васильевич (1819–1905), русский астроном немецкого происхождения, открыл более 500 двойных звезд и вычислил постоянную прецессии; определил массу Нептуна, размер колец Сатурна и скорость Солнца. После своего отца, Василия Яковлевича Струве (1793–1864), стал в 1862 директором Императорской Пулковской обсерватории.
Фламмарион, Камиль (Flammarion, Camille) (1842–1925), французский астроном, исследовавший Марс, Луну, двойные звезды. Его книга Планета Марс стала классической. Он также пересмотрел Каталог туманностей и звездных скоплений Ш.Мессье.
Хёггинс, Уильям (Huggins, William) (1824–1910), английский астроном, первым применивший спектроскоп для детального исследования звезд. Разработал методы определения движения звезд по смещению линий в их спектре; доказал, что одни туманности являются газовыми, а другие – звездными.
Шмидт, Бернхард Вольдемар (Schmidt, Bernhard Voldemar) (1879–1935), немецкий оптик, создатель астрономических инструментов. Разработал коррекционную пластину для подавления сферической аберрации у зеркальных телескопов. Телескоп (камера) системы Шмидта позволяет фотографировать большие области неба, правда, фотопластинку при этом приходится немного выгибать. Несмотря на то, что в детстве в результате несчастного случая Шмидт потерял правую руку, он был одним из лучших шлифовщиков астрономических зеркал своего времени.
Штернберг, Павел Карлович (1865–1920), русский астроном, занимался фотографический астрономией, гравиметрией и др. Директор Московской обсерватории (1916–1917).

Источник