Как называется наука которая изучает звезды
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:
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.
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.