Для чего используется астрономия
Для чего нужна астрономия?
С древних времен люди интересовались тем, что находится за пределами Земли. Они хотели знать, что представляет собой космос. Потому что человек всегда был любопытен. Так возникла астрономия. Вероятно она является старейшей наукой человечества.
Самые первые цивилизации пытались понять, что же они видят. Новые знания породили множество мифов и легенд в разных культурах. Хорошим примером применения таких знаний является использование звезд и Солнца в качестве инструментов для навигации. Первые календари человека были связаны с Луной.
Но что нам дает эта наука сегодня?
Астрономия и выживание человечества
Одной из причин, почему астрономия очень важна и сейчас — она помогает нам подготовиться к любым опасным явлениям, возникающим в космосе. Мы даже создали каталог небесных тел, которые могут столкнуться с нашей планетой.
Астрономическая наука помогает лучше понять нам нашу планету, а также условия, существующие на Земле. Более того, мы постоянно следим за планетами, которые существуют в космосе. Они могут помочь сохранить нашу цивилизацию в будущем. Без астрономии это вряд ли было бы возможно.
Чтобы больше узнать о Вселенной, мы продолжаем инвестировать в космические исследования. Многие технологические разработки необходимы для того, чтобы эти исследования были успешными. Эти новые технологии приводят к инновациям, которые полезны для разных отраслей человеческой деятельности.
Новые лекарства
Технология, впервые разработанная радиоастрономом, использовалась для создания нескольких медицинских инструментов визуализации, включая CAT — сканеры и МРТ. А программное обеспечение, которое используется для обработки спутниковых снимков из космоса, сейчас помогает медикам выявлять болезнь Альцгеймера.
Программа AlzTools 3d Slicer была создана с использованием знаний и опыта, полученных при эксплуатации спутника Envisat ESA. В настоящее время происходит разработка устройства с зарядовой связью (CCD), которое поможет уменьшить воздействие рентгеновских лучей. Эти технологии впервые использовали в астрономии еще в 1976 году для получения изображений.
Астрономия и безопасность
Система видеоанализа (VAS) помогает спецслужбам анализировать видеоматериалы. Она использует технологию стабилизации и регистрации видеоизображений NASA — VISAR. Подобные технологии применяются для улучшения видеоизображений ночных записей, сделанных с помощью видеокамеры.
Ультрафиолетовая (УФ) технология детектирования фотонов, изобретенная астрономами, также используется военными. Она применяется в электронных системах защиты от ракетных атак.
Детекторы, способные обнаруживать одиночные рентгеновские фотоны, используемые в астрономии, теперь используются в аэропортах. В частности в рентгеновских камерах. Газовый хроматограф, предназначенный для изучения атмосферы Марса, используется еще и для анализа багажа на наличие взрывчатых веществ.
Связь и другие технологии
Большинство технологий, применяемых в космосе, улучшаются и используются в различных отраслях и на Земле. Например гамма-спектрометры, которые используется для элементного и изотопного анализа безвоздушных тел, таких как Луна и Марс, теперь используются для исследования структурного ослабления старых исторических зданий.
ПЗС, который упоминался выше, также используется в большинстве камер, веб-камер и телефонов. Он работает как специальный датчик для захвата изображений и превращения их в цифровой массив. Эту технологию разработали Уиллард Бойл и Джордж Э. Смит для получения астрономических изображений. За это открытие ученые были удостоены Нобелевской премии по физике в 2009 году.
Конечно, астрономия не имеет большого значения для каждого конкретного человека. Но наше любопытство дает нам большие прорывы в технологиях, предназначенных для Земли.
Астрономия работает над решением загадки о нашем месте в бесконечном космосе…
Для чего используется астрономия
Астрономия является одной из древнейших наук, истоки которой относятся к каменному веку (VI-III тысячелетия до н. э.).
Астрономия это наука, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем.
О первоначальной значимости развития астрономических знаний можно судить в связи с практическими потребностями людей. Их можно разделить на несколько групп:
Зарождение астрономии в астрологических идеях свойственно мифологическому мировоззрению древних цивилизаций.
Этапы развития астрономии
I-й Античный мир (до н. э). Философия →астрономия → элементы математики (геометрия). Древний Египет, Древняя Ассирия, Древние Майя, Древний Китай, Шумеры, Вавилония, Древняя Греция.
Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии: ФАЛЕС Милетский (625-547, Др.Греция), ЕВДОКС Книдский (408- 355, Др. Греция), АРИСТОТЕЛЬ (384-322, Македония, Др. Греция), АРИСТАРХ Самосский (310-230, Александрия, Египет), ЭРАТОСФЕН (276-194, Египет), ГИППАРХ Родосский (190-125г, Др.Греция).
Археологами установлено, что человек владел начальными астрономическими знаниями уже 20 тыс. лет назад в эпоху каменного века.
II-ой Дотелескопический период. (наша эра до 1610г). Упадок науки и астрономии. Развал Римской империи, набеги варваров, зарождение христианства. Бурное развитие арабской науки. Возрождение науки в Европе. Современная гелиоцентрическая система строения мира.
Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии в данный период: Клавдий ПТОЛЕМЕЙ (Клавдиус Птоломеус)( 87-165, Др. Рим ), БИРУНИ, Абу Рейхан Мухаммед ибн Ахмед аль – Бируни (973-1048, совр. Узбекистан), Мирза Мухаммед ибн Шахрух ибн Тимур (Тарагай) УЛУГБЕК(1394 –1449, совр. Узбекистан), Николай КОПЕРНИК (1473-1543,Польша), Тихо (Тиге) БРАГЕ (1546- 1601, Дания).
III-ий Телескопический до появления спектроскопии (1610-1814гг). Изобретение телескопа и наблюдения с его помощью. Законы движения планет. Открытие планеты Уран. Первые теории образования Солнечной системы.
Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии в данный период: Галилео ГАЛИЛЕЙ (1564-1642, Италия), Иоганн КЕПЛЕР (1571-1630, Германия), Ян ГАВЕЛИЙ (ГАВЕЛИУС) (1611-1687, Польша), Ганс Христиан ГЮЙГЕНС (1629-1695, Нидерланды), Джованни Доминико (Жан Доменик) КАССИНИ> (1625-1712, Италия-Франция), Исаак НЬЮТОН (1643-1727, Англия), Эдмунд ГАЛЛЕЙ ( ХАЛЛИ, 1656-1742, Англия), Вильям (Уильям) Вильгельм Фридрих ГЕРШЕЛЬ (1738-1822, Англия), Пьер Симон ЛАПЛАС (1749-1827, Франция).
IV-ый Спектроскопия и фотография. (1814-1900гг). Спектроскопические наблюдения. Первые определения расстояния до звезд. Открытие планеты Нептун.
Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии в данный период: Йозеф фон ФРАУНГОФЕР (1787-1826, Германия), Василий Яковлевич (Фридрих Вильгельм Георг) СТРУВЕ (1793-1864, Германия-Россия), Джордж Бидделл ЭРИ(ЭЙРИ, 1801-1892, Англия), Фридрих Вильгельм БЕССЕЛЬ (1784-1846, Германия), Иоганн Готфрид ГАЛЛЕ (1812-1910, Германия), Уильям ХЕГГИНС (Хаггинс, 1824-1910, Англия), Анжело СЕККИ (1818-1878, Италия), Федор Александрович БРЕДИХИН (1831-1904, Россия), Эдуард Чарльз ПИКЕРИНГ (1846-1919, США).
V-ый Современный период (1900-наст.время). Развитие применения в астрономии фотографии и спектроскопических наблюдений. Решение вопроса об источнике энергии звезд. Открытие галактик. Появление и развитие радиоастрономии. Космические исследования.
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
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!