Фундаментальная астрономия что это

Урок 1

Астрономия — фундаментальная наука, изучающая строение, движение, происхождение и развитие небесных тел.

Слово «астрономия» происходит от греческих слов астрон (звезда) и номос (закон).

Задачами астрономии являются: изучение положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы, изучение физического строения небесных тел.

Что понимают под Галактикой?

Большая обособленная гравитационно связанная совокупность звёзд.

Что понимают под Вселенной?

Максимально большая область пространства и все тела в ней.

Как возникла наука астрономия?

Из практических потребностей человека: необходимость ориентации в пространстве.

Какие объекты и явления изучает астрономия?

Небесные объекты: галактики, звёзды, планеты, спутники планет.

Астрономические наблюдения — целенаправленная и активная регистрация информации о процессах во Вселенной.

Химический элемент гелий впервые был обнаружен с помощью астрономических наблюдений.

Оптический телескоп предназначен для собирания света исследуемых небесных тел и получения им изображения. Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела.

Астрономия решает многие проблемы космонавтики: оптимальный выбор и точный расчёт орбит искусственных небесных тел; определение расстояния до небесных тел; выбор время, наиболее подходящее для межпланетных перелётов; позволяет изучать материю и влияние Солнечной энергии на человека.

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

Основные разделы астрономии

Предмет астрономии

Астрономия изучает космические объекты, космические явления и космические процессы.

Космическими явленияминазываются физические явления, возникающие при взаимодействии космических тел и протекании космических процессов. Примерами космических явлений можно назвать существование спутников у массивных космических тел, движение планет, солнечную активность и т.д.

Космические процессы представляют собой совокупность физических процессов, лежащих в основе возникновения, существования и развития космических объектов, основные этапы их эволюции. Они обусловливают главные физические характеристики космических объектов и их систем, а также возникновение и протекание космических явлений. Примерами космических процессов можно назвать образование, существование и эволюцию звезд, планет, галактик и всей Вселенной.

Основные разделы астрономии

Классическая астрономия объединяет в себе ряд разделов астрономии, основы которых были разработаны задолго до начала ХХ века, но не потеряли своей теоретической и практической значимости до настоящего времени:

Астрометрия включает в себя сферическую астрономию, практическую астрономию и фундаментальную астрометрию.

Сферическая астрономия изучает положение, видимое и собственное движение космических тел и решает задачи, связанные с определением положений светил на небесной сфере, составлением звездных каталогов и карт, теоретическими основами счета времени.

Фундаментальная астрометрия ведет работу по определению фундаментальных астрономических постоянных и теоретическому обоснованию составления фундаментальных астрономических каталогов.

Практическая астрономия занимается определением времени и географических координат, обеспечивает Службу Времени, вычисление и составление календарей, географических и топографических карт; астрономические методы ориентации широко применяются в мореплавании, авиации и космонавтике.

Небесная механика исследует движение космических тел под действием сил тяготения. Исследование движения небесных объектов предусматривает установление общих закономерностей движения и определение для произвольного момента времени положения и скорости изучаемого объекта по отношению к избранной системе координат. Опираясь на данные астрометрии, законы классической механики и математические методы исследования, небесная механика определяет траектории и характеристики движения космических тел и их систем, служит теоретической основой космонавтики.

Современная астрономия включает в себя разделы: астрофизику, звездную статистику, космогонию и космологию.

Астрофизика изучает основные физические характеристики и свойства космических объектов (движение, строение, состав и т.д.), космических процессов и космических явлений, подразделяясь на многочисленные разделы: теоретическая астрофизика; практическая астрофизика; физика планет и их спутников (планетология и планетографии); физика Солнца; физика звезд; внегалактическая астрофизика и т. д.

Космогония изучает происхождение и развитие космических объектов и их систем.

Космология исследует происхождение, основные физические характеристики, свойства и эволюцию Вселенной. Теоретической основой ее являются современные физические теории и данные астрофизики и внегалактической астрономии.

Далее следует изложить материал об основных этапах развития астрономии и связи астрономии с другими науками. При этом учитель постоянно обращает внимание школьников на то, что астрономия возникла и развивалась на основе практических потребностей человека (применение астрономических знаний людьми раскрывается на примерах из разных эпох) и составляет существенную неотъемлемую часть мировой культуры.

Другим, более эффективным методом изложения данного материала может служить рассказ-беседа, в которой ученики принимают непосредственное участие: задают вопросы, просят разъяснить или изложить более подробно заинтересовавший их материал и даже комментируют рассказанное учителем.

Основные достижения современной астрономии:

1. Объяснение эволюции звезд, основанное на создании их моделей и подтверждающееся данными наблюдений.
2. Исследование общей динамики галактик, объяснение структуры спиральных галактик, открытие активности галактических ядер и квазаров.
3. Установление структуры Метагалактики; достаточно полные представления о процессах во Вселенной в интервале 7-10 миллиардов лет от настоящего времени.
4. Подтверждение теории формирования звезд и планетных систем из газопылевых комплексов и теории нестационарной Вселенной.
5. Значительное расширение сведений о природе и физических характеристиках планетных тел Солнечной системы и Солнца, полученных в результате космических исследований.

В настоящее время взаимоотношения между физикой и астрономией нормализовались. Обе науки вместе вышли на единый рубеж исследований. Появление новых методов исследований и инструментов (создание системы радиоинтерферометров космического масштаба, космических оптических телескопов, нейтринной астрономии, исследования Солнечной системы средствами космонавтики) определяется уровнем развития технологии и сопровождается резким удорожанием и возрастающей сложностью их проведения, требует координации усилий, сотрудничества ученых всего мира.

Астрономия использует физические знания для объяснения космических явлений и процессов, установления природы и основных характеристик и свойств космических объектов и их систем. Уровень современных физических знаний достаточен для объяснения большинства явлений и процессов в макро- и микромире, основанных на взаимодействиях атомных ядер, электронных оболочек атомов и квантов электромагнитного излучения (возникновение, состав, строение, энергетика, движение и эволюция, взаимодействие звезд, туманностей, планетных тел и их систем).

Физика использует данные астрономических наблюдений для корректировки известных физических законов и теорий; открытия новых физических явлений, процессов и закономерностей; экспериментального подтверждения законов и теорий; исследований принципиально невоспроизводимых или трудновоспроизводимых в земных лабораториях физических явлений, процессов и объектов (термоядерные реакции, поведение горячей плазмы в магнитном поле, эффекты релятивистской теории и т. д.).

Быстро развивается процесс интеграции физики и астрономии, объединенных в астрофизику. Предметами изучения в современной астрофизике и физике элементарных частиц стала область субъядерных взаимодействий, некоторые аспекты взрывов звезд, активности галактических ядер и квазаров, нейтронные звезды и черные дыры, проблема «скрытой массы», сингулярности и осцилляций Вселенной. Создается единый понятийный аппарат: астрофизические понятия, являясь понятиями астрономическими, в то же время могут рассматриваться как физические, отнесенные к космическим объектам, явлениям и процессам. Физика высоких энергий и космология совместно разрабатывают теорию Великого объединения, сводящую виды физических взаимодействий к единому началу и объясняющей антропный принцип и перспективы развития материального мира в целом.

Взаимодействие этих наук привело к коренному изменению многих прежних способов применения астрономических знаний. Необходимость в точном определении моментов и промежутков времени стимулировала развитие астрономии и физики: вплоть до середины ХХ века астрономические способы измерения, хранения времени и эталоны времени лежали в основе мировой Службы Времени. В настоящее время развитие физики привело к созданию более точных способов определения и эталонов времени, которые стали использоваться астрономами для исследования явлений, лежавших в основе прежних способов измерения времени.

До середины ХХ века основными способами определения географических координат местности, морской и сухопутной навигации были астрономические наблюдения. С появлением радиофизики и космонавтики, широким применением радиосвязи и навигационных спутников в астрономических методах отпала нужда, и сейчас вышеупомянутые разделы физики и технологии позволяют астрономам и географам уточнять фигуру и некоторые другие характеристики Земли.

Взаимодействие астрономии и физики продолжает оказывать влияние на развитие других наук, технологии, энергетики и различных отраслей народного хозяйства. Хрестоматийным примером стало создание и развитие космонавтики. Разрабатываются способы удержания плазмы в ограниченном объеме, концепция «бесстолкновительной» плазмы, МГД-генераторы, квантовые усилители излучения (мазеры) и т. д.

Астрономию и химию связывают вопросы исследования происхождения и распространенности химических элементов и их изотопов в космосе, химическая эволюция Вселенной. Возникшая на стыке астрономии, физики и химии наука космохимия тесно связана с астрофизикой, космогонией и космологией, изучает химический состав и дифференцированное внутреннее строение космических тел, влияние космических явлений и процессов на протекание химических реакций, законы распространенности и распределения химических элементов во Вселенной, сочетание и миграцию атомов при образовании вещества в космосе, эволюцию изотопного состава элементов. Большой интерес для химиков представляют исследования химических процессов, которые из-за их масштабов или сложности трудно или совсем невоспроизводимых в земных лабораториях (вещество в недрах планет, синтез сложных химических соединений в темных туманностях и т. д.).

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