Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь
FAQ
Написать работу

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу

Таблица 1. 1. Зодиакальные созвездия и знаки зодиака

Введение

Астрономия как наука. Приступая к изучению астрономии, необходимо знать, чем занимается эта наука, а также целесообразно составить предварительное представление о месте астрономии в системе других наук и ее роли в цивилизационном развитии общества.

Астрономия (от др.-греч. — звезда, светило, и nómoV — закон) — наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем.

Астрономия изучает Солнце и звезды, планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, туманности, звездные системы и материю, заполняющую пространство между звездами и планетами, в каком бы состоянии эта материя ни находилась. Исследуя строение и развитие небесных тел, их положение и движение в пространстве, астрономия в конечном итоге дает нам представление о строении и развитии Вселенной в целом. Другими словами, астрономия изучает космические объекты, космические явления и космические процессы.

Вселенная — весь окружающий мир, изучением которого занимаются помимо астрономии различные естественные науки: физика, химия, биология и др.

Все они тесно связаны с астрономией и между собой. У каждой науки — своя цель, задачи, объекты познания, область использования, методы и инструменты исследований.

Космические объекты — космические тела и космические системы.

Под космическими телами мы будем понимать все физические тела, которые являются структурными элементами Вселенной. Основные типы космических тел — планетные тела, звезды, туманности и космическая среда. Астрономия изучает их основные физические характеристики, происхождение, строение, состав, движение и эволюцию.

Космические системы состоят из космических тел. Космические тела в космических системах обычно имеют общее происхождение (образуются в одно и то же время в одном и том же месте), взаимосвязаны силами тяготения и электромагнитными полями и перемещаются в пространстве как единое целое. В число основных типов космических систем входят планетные и звездные системы, галактики, Метагалактика и вся Вселенная. Системы космических тел обладают новыми качествами, не присущими отдельно взятым элементам этой системы. Так, звезды образуются только внутри гигантских космических систем — галактик; жизнь может существовать лишь на поверхности тел, входящих в планетные системы отдельных звезд, и т.д.

Космические явления — 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 — совокупности физических процессов, лежащих в основе возникновения, существования и развития космических объектов.

Космические процессы обусловливают главные физические характеристики космических объектов и их систем, определяют основные этапы их эволюции, а также возникновение и протекание космических явлений. Примерами космических процессов можно назвать образование, существование и эволюцию звезд, планет, галактик и всей Вселенной.

Особенности астрономических методов исследования. При изучении небесных тел астрономия ставит перед собой три основные задачи, требующие последовательного решения:

1) изучение видимых, а затем и действительных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы;

2) изучение физического строения небесных тел, т.е. исследование химического состава и физических условий (плотности, температуры и т.д.) на поверхности и в недрах небесных тел;

3) решение проблем происхождения и развития, т.е. возможного дальнейшего существования отдельных небесных тел и их систем.

Первая задача решается путем длительных наблюдений, начатых еще 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 о небесных телах, сравнительно близких к Земле.

О физическом строении небесных тел мы знаем гораздо меньше. Решение некоторых вопросов, относящихся ко второй задаче, впервые стало возможным немногим более 100 лет назад, а основных проблем — лишь в последние годы.

Третья задача сложнее двух предыдущих. Для решения ее проблем накопленного наблюдательного материала пока еще недостаточно, и наши знания в этой области астрономии ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.

Примерно до XIX в. перед астрономией стояли ограниченные задачи, касающиеся исследования небесных тел, относящихся к Солнечной системе. Объекты, находящиеся вне нашей Галактики, были недоступны для наблюдения, представления об устройстве Вселенной были чисто умозрительными. В современную эпоху, к началу XXI в., астрономия стала наукой, изучающей небесные тела и их системы во всем многообразии для выявления закономерностей пространственного распределения, кинематических и динамических свойств, строения и эволюции этих объектов.

Астрономия относится к естественным наукам, поэтому ее прогресс в значительной степени обусловлен достигнутым в тот или иной период уровнем других областей естествознания. Цель естественных наук — установление законов природы и познание мира, управляемого этими законами.

Основные разделы астрономии. Главными разделами астрономии являются: астрометрия, небесная механика, астрофизика, космогония и космология.

Астрометрия — раздел астрономии, изучающий положение, видимое и истинное движение небесных светил с составлением звездных карт и каталогов; занимающийся определением фундаментальных астрономических постоянных; решающий задачи, связанные с основами измерения исчета времени, вычислением и составлением календарей; обеспечивающий составление географических и топографических карт.

Небесная механика — раздел астрономии, исследующий движение космических объектов под действием сил гравитации с учетом действия давления излучения, сопротивления среды, изменения массы и других факторов.

Опираясь на данные астрометрии и законы классической физики, ученые вычисляют траектории и характеристики движения космических тел и их систем. Небесная механика является теоретической основой космонавтики.

Астрофизика — раздел астрономии, собирающий и исследующий важнейшие физические характеристики и свойства космических объектов, процессов и явлений.

Она подразделяется на многочисленные разделы: теоретическая и практическая астрофизика, физика планет (планетология и планетография), физика Солнца, физика звезд, внегалактическая астрофизика и т.д.

Космогония — раздел астрономии, изучающий происхождение и развитие космических объектов и их систем.

Космология — раздел астрономии, исследующий происхождение, основные физические характеристики, свойства и эволюцию Вселенной.

Ее теоретической основой являются современные физические теории, данные астрофизики и внегалактической астрономии.

Структура и масштабы Вселенной. Известная нам часть Вселенной образовалась в результате изменения энергетической плотности физического вакуума, сопровождавшегося выделением огромного количества энергии — по разным расчетам от 1,0108 до 1,088 кДж/см³. Этот процесс получил название «Большой взрыв». По мнению современных ученых, он произошел примерно 15 млрд лет назад. Что послужило причинами Большого взрыва? Был ли он случайным явлением или закономерным этапом развития материи Вселенной? Современная наука пока не может ответить на эти вопросы. Тем более остаются неизвестными состояние Вселенной до Большого взрыва и место, где он произошел.

Согласно расчетам ученых в момент начала Большого взрыва материя нашей части Вселенной была сосредоточена в точечном (или почти точечном) объеме и обладала бесконечно большой плотностью. Это состояние материи называется сингулярностью. Мы не имеем никаких материальных свидетельств о происходивших в ту эпоху процессах. Существующие физические теории не могут описать материю в состоянии, близком к сингулярности. Предполагается, что свойства пространства и времени были тогда качественно иными: пространство имело 10—11 измерений, обладало сложной «дышащей», изменяющейся структурой, а время дробилось на мельчайшие неделимые «капли».

Через 100 с после Большого взрыва Метагалактика состояла на 70…75% из протонов, электронов и других частиц, на 25…30% из ядер гелия и менее чем на 1% из ядер более тяжелых элементов. Электрически заряженные частицы раскаленной плазмы взаимодействовали с электромагнитным излучением: свет был нераздельно связан с веществом.

Роль астрономии в формировании современной картины мира. Значение астрономии определяется ее вкладом в создание научной картины мира. Астрономические знания лежат в основе системы представлений о наиболее общих законах строения и развития Вселенной. Уровень развития астрономии определяет основы мировосприятия широких масс населения, формирует базовые идеи науки и особенности взглядов ученых.

Астрономия — древнейшая из наук. Данные археологии свидетельствуют о том, что астрономические наблюдения проводились первобытными людьми свыше 50 тыс. лет назад. Ряд ученых полагает, что зачатки астрономических знаний могли появиться у предков современного человека около 100 тыс. лет назад. У первобытных людей астрономия еще не выделялась в особую область познания, они воспринимали весь окружающий мир как единое одушевленное целое. Мифологический характер осмысления мира объединял «земное» с «небесным». Астрономия — единственная наука, которая получила свою музу-покровительницу Уранию.

Потребность в астрономических знаниях для определения времени, ориентации на местности, составления географических карт и календарей стимулировала развитие вычислительной математики, геометрии и тригонометрии. Изобретение угломерных приборов привело к выделению астрономии из общей суммы человеческих знаний об окружающем мире в отдельную, первую из естественных наук. Это произошло 6 тыс. лет назад.

Начиная с эпохи образования государств Древнего мира до позднего Средневековья, объекты астрономии идеализировались и противопоставлялись объектам земного мира. Их характеристики и поведение не рассматривались в рамках зарождающихся «земных» наук — физики, химии, географии. Астрономия вносила огромный вклад в становление естественных наук (особенно географии), но сами они оказывали ничтожно малое влияние на ее развитие лишь через технологию создания астрономических инструментов.

Первая революция в астрономии произошла в различных регионах мира в разное время — в период между 1,5 тыс. лет до н.э. и II в. н.э. Ее обусловил прогресс математических знаний. Главными достижениями стали создание сферической астрономии и астрометрии, разработка универсальных точных календарей и геоцентрической теории. К началу XVI в. прогресс научно-технических знаний сократил разрыв в развитии астрономии и других естественных наук, а затем по своему уровню знания об окружающем мире превзошел астрономию, почти не развивавшуюся с начала нашей эры. Потребность приведения в единую систему всей суммы накопленных знаний вместе с первым мощным влиянием физики на астрономию — изобретением телескопа — привела к торжеству гелиоцентрической теории.

Вторая революция в астрономии (XVI—XVII вв.) была обусловлена накоплением знаний о природе, в первую очередь физических, и сама астрономия стимулировала первую революцию естественных наук в XVII—XVIII вв. Для науки того времени характерна теснейшая связь между астрономией и физикой. Все великие физики того времени были астрономами, и, наоборот, законы и теории физики выводились и проверялись на основе результатов астрономических наблюдений. Астрономические явления и свойства небесных объектов объяснялись на основе физических знаний. В астрономии исследовались не только видимое расположение и перемещение небесных светил, но и некоторые физические характеристики: движение, размеры и масса небесных тел. Установление единства законов природы для всей Вселенной, создание классической механики Ньютона и теории всемирного тяготения уничтожили противопоставление между «земным» и «небесным» и сделали астрономию одной из естественных наук.

Важнейшими достижениями астрономии нового времени стали:

· создание, объяснение и подтверждение гелиоцентрической теории, законов движения планетных тел, теории всемирного тяготения, небесной механики;

· изобретение оптических телескопов;

· открытие новых планет, спутников, пояса астероидов, комет, метеороидов;

· изучение основных характеристик Солнечной системы и входящих в ее состав космических тел, звездных систем и туманностей;

· создание первых научных космогонических и космологических гипотез.

Разработка новых методов астрономических наблюдений на основе физических открытий и увеличение мощности астрономических инструментов привели к значительному росту знаний о физической природе космических объектов, процессов и явлений. Появился новый обширный раздел современной астрономии — астрофизика. Исследования химического состава космических тел подтвердили материальное единство Вселенной. Были измерены межзвездные расстояния; открыты межзвездная среда, новые классы космических тел; установлены закономерности в физических характеристиках звезд; исследована структура Галактики. Однако астрономия оставалась в целом статичной — наблюдательной и оптической — наукой, которая изучала неизменную во времени Вселенную и регистрировала лишь видимое излучение космических объектов.

Теоретические основы новой астрономической революции заложили труды А.Эйнштейна и А.А.Фридмана. Возникновение и развитие радиофизики, электроники, кибернетики и космонавтики обеспечило ее практические основы. Огромную роль сыграло создание новых методов исследования в физике, математике и вычислительной технике (появление электронных вычислительных машин — ЭВМ).

Третья революция в астрономии (50—70-е гг. ХХ в.) целиком обусловлена прогрессом физики и ее влиянием на технологию.

Астрономия стала новой наукой:

· всеволновой — космические объекты наблюдаются во всем диапазоне их излучения;

· экспериментальной — средства космонавтики позволяют проводить непосредственное изучение космических тел, явлений и процессов;

· эволюционной — космические объекты исследуются на протяжении всей эволюции и во взаимосвязи между собой.

Для современного ученого «земное» и «космическое» тесно взаимосвязаны. Законы классических наук — физики, химии, географии — являются следствиями действия законов более высокого порядка, действующих во Вселенной. Космические объекты, явления и процессы оказывают влияние на протекание различных земных процессов. Они обусловили возникновение и существование биосферы Земли. Жизнь — закономерный этап развития материи и фактор космического порядка.

Связь астрономии с другими науками.По мере развития науки происходит углубление и расширение процесса познания. Современная наука стремится к всестороннему изучению всех своих объектов и установлению всеобщей связи процессов и явлений в единстве с окружающим миром. Наиболее тесно астрономия связана с физикой. Астрономия использует физические знания для исследования и объяснения природы космических объектов, явлений и процессов, а физика — данные астрономических наблюдений для проверки известных физических теорий, открытия новых физических явлений и закономерностей.

Космос стал естественной лабораторией, где физики могут исследовать явления и процессы, которые невозможно или крайне сложно воспроизвести на Земле. Астрофизики и физики в тесном содружестве изучают ядерные реакции в недрах звезд, взрывы звезд, нейтронные звезды и черные дыры, пульсации Вселенной и т.д. Физика высоких энергий и космология совместно разрабатывают теорию Великого объединения, сводящую виды физических взаимодействий к единому началу и объясняющую перспективы развития материального мира в целом. Взаимодействие астрономии и физики оказывает влияние на развитие не только других наук, но и техники, энергетики, различных отраслей экономики. Известными примерами стали появление и развитие космонавтики, разработка термоядерных реакторов, квантовых усилителей излучения (лазеров и мазеров) и т.д. Коренным образом изменились многие старые способы использования астрономических знаний. Так, в основе мировой Службы времени до середины ХХ в. лежали астрономические способы измерения и хранения времени.

В наши дни развитие физики привело к созданию более точных способов определения эталонов времени. Они стали использоваться астрономами для исследования явлений, лежавших в основе прежних способов измерения времени.

До середины ХХ в. главными способами определения географических координат местности, морской и сухопутной навигации были астрономические наблюдения. С появлением радиофизики и космонавтики, широким применением радиосвязи и навигационных спутников отпала нужда в астрономических методах. Сейчас эти отрасли физики и технологии позволяют астрономам и географам уточнять форму и некоторые другие характеристики Земли.

Астрономию и химию связывают вопросы изучения происхождения и распространенности химических элементов в космосе, химическая эволюция Вселенной. Космохимия изучает химический состав и внутреннее строение космических тел, влияние космических явлений на протекание химических реакций, распределение химических элементов во Вселенной. Большой интерес для химиков имеет исследование химических процессов, которые из-за масштабов или сложности нельзя воспроизвести в земных лабораториях (состояние вещества в недрах планет, синтез сложных химических соединений в туманностях и т.д.).

Астрономию, географию и геофизику объединяет исследование Земли как одной из планет Солнечной системы:

· определение основных физических характеристик Земли (формы, параметров вращения, размера, массы и т.д.);

· изучение влияния космических факторов на географию Земли (строение и состав земных недр и поверхности, рельеф и климат, изменения в атмосфере, гидросфере и литосфере);

· использование астрономических методов ориентации и определения координат местности.

Одним из новых направлений науки стало космическое землеведение — совокупность исследований Земли из космоса в целях научной и практической деятельности.

Взаимосвязь астрономии и биологии обусловлена взаимным влиянием следующих процессов, протекающих на Земле и в космосе:

1) эволюция неживой и живой материи идет от простого к сложному. Возникновение жизни на Земле подготовлено ходом эволюции неживой материи во Вселенной;

2) существование жизни на Земле определяется постоянством действия космических факторов: мощностью и составом солнечного излучения, неизменностью основных характеристик орбиты Земли и ее вращения, наличием магнитного поля и атмосферы;

3) развитие жизни на Земле во многом обусловлено плавными незначительными изменениями в действии космических факторов, сильные изменения ведут к катастрофическим последствиям;

4) на определенном этапе своего развития жизнь становится фактором космического масштаба, оказывающим влияние на физико-химические характеристики планеты: состав и температуру атмосферы, гидросферы и верхних слоев литосферы;

5) в настоящее время деятельность человечества становится фактором космического масштаба, оказывающим воздействие на атмосферу, гидросферу и литосферу Земли и околоземное космическое пространство, а в перспективе — на всю Солнечную систему. Экологические проблемы начинают играть особую роль в существовании человечества; экология становится космической наукой;

6) разумная деятельность сверхцивилизаций может оказывать влияние на эволюцию неживой и живой материи в масштабах Галактики и даже Метагалактики.

Астрономы и биологи совместными усилиями решают проблемы:

1) возникновения и существования жизни во Вселенной (экзобиология);

2) процессов, лежащих в основе космическо-земных связей (гелиобиология и космическая экология);

3) космонавтики (космическая биология и медицина);

4) возникновения и существования, путей развития внеземных цивилизаций (ВЦ), связи и контакта с ними;

5) роли человека и человечества во Вселенной (возможность зависимости космической эволюции от биологической и социальной).

Астрономия изучает развитие космических объектов на всех уровнях организации неживой материи так же, как биология изучает развитие живой материи. Космические объекты можно классифицировать по тем же принципам, которые используются в биологии для классификации живых организмов. Все остальные естественные науки не являются эволюционными. Действие фундаментальных законов физики извечно и не зависит от времени, необратимые процессы исследуются лишь в некоторых разделах физики (термодинамике). Законы химии тоже обратимы и могут рассматриваться как описание физических взаимодействий электронных оболочек атомов. География и геология в самом широком смысле являются разделами астрономических наук планетологии и планетографии.

Астрономия имеет связь не только с естественными и математическими, но и с общественными и гуманитарными науками. Связь астрономии с наукой наук — философией — определяется тем, что астрономия как наука имеет не только специальное, но и общечеловеческое значение, поскольку вносит наибольший вклад в выяснение места человечества во Вселенной, в изучение отношений «Человек—Земля—Вселенная».

Резюме. Астрономия занимает особое место в системе естественно-научных знаний, так как она затрагивает глубинные вопросы существования человека в окружающем мире. Астрономия — это наука, которая расширяет границы познания человека и позволяет развивать новые отрасли науки.

Контрольные вопросы

1. Что изучает астрономия?

2. Какие этапы в развитии астрономии можно выделить?

3. Почему именно астрономия вносит наибольший вклад в определение и изучение отношений в системе «Человек—Земля—Вселенная»?

Звездное небо

Основные элементы небесной сферы. Небесные тела проецируются на небесную сферу.

Небесная сфера — воображаемая сферическая поверхность произвольного радиуса, в центре которой находится наблюдатель.

В средних широтах наблюдению доступно около 80% небесной сферы.

Наблюдателей, расположенных в разных местах земной поверхности, из-за малых размеров Земли в сравнении с расстояниями до звезд можно считать находящимися в центре небесной сферы. В действительности никакой материальной сферы, окружающей Землю, в природе не существует. Небесные тела движутся в беспредельном мировом пространстве на самых различных расстояниях от Земли. Эти расстояния невообразимо велики, наше зрение не в состоянии их оценить, поэтому человеку все небесные тела представляются одинаково удаленными. За год Солнце описывает большой круг на фоне звездного неба.

Эклиптика — годичный путь Солнца по небесной сфере.

Перемещаясь по эклиптике, Солнце дважды пересекает небесный экватор в точках равноденствий 21 марта и 23 сентября.

Точка небесной сферы, которая остается неподвижной при суточном движении звезд, условно называется Северным полюсом мира. Она располагается рядом с Полярной звездой. Противоположная точка небесной сферы называется Южным полюсом мира. Жители Северного полушария его не видят, так как он находится под горизонтом. Отвесная линия, проходящая через наблюдателя, пересекает небо над головой в точке зенита и в диаметрально противоположной точке, называемой надиром. Элементы небесной сферы показаны на рис. 1.4.

Рис. 1.4.Элементы небесной сферы

Утверждение, что Полярная звезда является очень яркой звездой, представляет собой одно из самых распространенных астрономических заблуждений. Это не так! В списке самых ярких звезд неба Полярная находится только на 46-м месте, намного уступая в блеске таким звездам, как Сириус, Вега или Арктур.

Суточное вращение звездного неба. Вращение звезд происходит с востока на запад. Если после захода Солнца отметить положение какой-либо яркой звезды вблизи горизонта на востоке, а затем посмотреть на ту же звезду через 1 ч, будет хорошо заметно, что она поднялась над горизонтом и несколько сместилась вправо относительно наземных ориентиров (рис. 1.5).

Рис. 1.5.Перемещение звезд в восточной части неба

Для наблюдения следует выбрать такое место, откуда хорошо видно небо. Заметьте, над какими наземными ориентирами (домами или деревьями) Солнце восходит утром на востоке, достигает зенита в полдень и заходит вечером на западе. Ту часть неба, где Солнце можно наблюдать в полдень, называют южной, противоположную — северной. Возвратитесь на то же место вечером, отметьте наиболее яркие звезды в тех же сторонах неба и зафиксируйте время наблюдения по часам. Если вернуться к наблюдениям через час или два, можно увидеть смещение звезд. Так, звезда, которая находилась на востоке (в месте восхода Солнца), поднялась выше, а та, которая была на западе (на места захода Солнца), опустилась ниже. Таким образом звезды, подобно Солнцу и Луне, поднимаются в восточной части горизонта, достигают наивысшего положения в южной части неба и затем заходят в западной части горизонта (рис. 1.6).

Рис. 1.6.Видимые суточные пути светил относительно горизонта в северной и южной частях неба

Проведите наблюдения в северной части неба сначала за звездами, находящимися низко к горизонту, а потом за поднявшимися более высоко. Тогда увидите: чем выше над горизонтом находятся звезды, тем менее заметным будет их перемещение. И наконец, можно найти на небе звезду, передвижение которой в течение всей ночи почти незаметно, а все небо вращается вокруг нее как одно целое. Эту звезду назвали Полярной звездой. Другие звезды в течение суток описывают полный круг с центром вблизи Полярной звезды.

Космический зонд «Вояджер-2», запущенный в 1977 г. для изучения газовых гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна), пройдет на расстоянии 4,3 световых лет от Сириуса примерно через 296 тыс. лет.

Для проверки этого предположения можно провести небольшой опыт. Необходимо закрепить на штативе фотоаппарат, навести его на Полярную звезду и поставить длительную выдержку. В результате мы получим фотографию, на которой видны концентрические дуги — следы путей звезд по небу (рис. 1.7). Общий центр этих дуг — точка, которая остается неподвижной при суточном движении звезд, — условно называется Северным полюсом мира. Диаметрально противоположная ему точка — Южным полюсом мира.

Рис. 1.7.Концентрические дуги — следы путей звезд

Присмотревшись внимательнее, мы заметим, что разные звезды описывают дуги различного радиуса. Некоторые из них, например, входящие в созвездия Пегаса, Персея, Ориона, Тельца, за сутки проходят по окружностям большего радиуса, часть которых находится под горизонтом. Такие созвездия в течение суток восходят и заходят. Другие, например Большая Медведица, описывают окружности небольшого радиуса. Весь круг их движения остается над горизонтом — это незаходящие созвездия.

На следующий день звезды проделывают такой же путь под горизонтом. Таким образом, они совершают полный оборот по небу за одни сутки, не меняя своего взаимного расположения.

В древности, наблюдая суточное вращение неба, люди сделали глубоко ошибочный вывод, что звезды, Солнце и планеты ежесуточно обращаются вокруг Земли. На самом деле, как это установил в XVI в. Н.Коперник, видимое вращение звездного неба — только отражение суточного вращения Земли вокруг своей оси. Если наблюдатель находится на Северном полюсе, то вращение Земли происходит против часовой стрелки. Однако в реальной жизни мы не ощущаем вращения Земли, поэтому нам кажется, что небо вращается в противоположную сторону — по часовой стрелке.

При изучении видимых движений небесных тел необходимо определять их угловые положения в моменты наблюдения. Видимые положения светил определяются только направлениями, так как расстояния до них несущественны. Луна перемещается по небесной сфере со скоростью 13° в сутки, Солнце — 1° в сутки. Звезды восходят и заходят на одной и той же широте всегда в одном и том же месте.

Навигационные звезды. Из 6 тыс. звезд, видимых невооруженным глазом, навигационными считаются 24. Это наиболее яркие звезды примерно до второй звездной величины (они ярче или близки к яркости звезд Большого Ковша Большой Медведицы) и малая по яркости, но оказавшаяся в месте Северного полюса мира на небосводе, Полярная звезда (в созвездии Малой Медведицы).

Навигационные звезды — звезды, с помощью которых в авиации, мореплавании и космонавтике определяют местонахождение и курс транспортного средства.

Для ориентирования в Северном полушарии Земли используются следующие 14 звезд из различных созвездий (рис. 1.8, а):

· Полярная звезда (Малая Медведица);

· Арктур (Волопас);

· Вега (Лира);

· Капелла (Возничий);

· Поллукс (Близнецы);

· Альтаир (Орел);

· Регул (Лев);

· Альдебаран (Телец);

· Денеб (Лебедь);

· Бетельгейзе (Орион);

· Процион (Малый Пес);

· Альферац (Андромеда);

· Хамаль (Овен);

· Мирфак (Персей).

Рис. 1.8.Навигационные звезды Северного (а) и Южного (б) полушарий

В Южном полушарии помимо этих звезд для навигации используются следующие три (рис. 1.8, б):

· Сириус (Большой Пес);

· Спика (Дева);

· Антарес (Скорпион).

В Средние века Сириус был одной из 15 избранных звезд, которым присваивались магические свойства астрологами в Европе и арабском мире. Каждую из таких звезд олицетворяли определенный камень и растение. Сириус отождествлялся с хризолитом и можжевельником, а наиболее сильное влияние на Сириус производила планета Венера, перемещаясь по небу.

Чтобы безошибочно отыскать навигационную звезду, недостаточно знать, в каком созвездии она находится. В облачную погоду, например, наблюдается только часть звезд. При космических полетах существует другое ограничение: в иллюминатор виден лишь небольшой участок неба. Поэтому необходимо уметь быстро распознать нужную навигационную звезду по цвету и блеску. Чаще всего ориентируются по Полярной звезде, которая не меняет своего положения в течение суток (рис. 1.9).

Рис. 1.9.Ориентация по Полярной звезде

Созвездия. Знание созвездий — азбука астрономии. Всего на небесной сфере 88 созвездий. Границы между этими строго определенными участками неба условны, они не имеют никакого физического смысла. Из 88 созвездий, которые официально зарегистрированы в 1930 г., 48 созвездий перечислил еще Птолемей во II в.

Созвездие — участок небесной сферы, границы которого определены специальным решением Международного астрономического союза (МАС).

Уже в древние времена наши предки делили звездное небо на четко различимые сочетания звезд, которые назвали созвездиями. Так, около 30 созвездий выделялось уже жителями позднего бронзового века, в 1650—1050 гг. до н.э., судя по записям на глиняных табличках Древней Месопотамии. Отсылки к созвездиям можно найти и в древнееврейских библейских текстах.

Регистрируя закономерности в движении звезд, наши предки научились измерять время, создали первые примитивные календари, ориентировались на местности. Разные народы в название созвездий вкладывали различный смысл. Названия созвездий они связывали с мифами, именами богов, названиями приборов и механизмов.

Ученые полагают, что название созвездия Большая Медведица существует уже около 100 тыс. лет. Семь ярких звезд этого созвездия имеют разнонаправленные движения, поэтому десятки веков назад шесть ярких звезд напоминали очертания медведицы, которая смотрела на седьмую звезду — медвежонка.

Древние греки связывали с созвездием Большой Медведицы миф о Каллисто, которую ревнивая богиня Гера превратила в безобразную медведицу. Сын Каллисто, возвращаясь домой с охоты, увидел у дверей своего дома медведицу и уже занес над ней оружие, но великий бог Зевс, влюбленный в Каллисто, помешал ужасному преступлению и перенес Каллисто в образе медведицы на небо.

В 1603 г. Иоганн Байер начал обозначать яркие звезды каждого созвездия буквами греческого алфавита: a (альфа), b (бета), g (гамма), d (дельта) и т.д., в порядке убывания их блеска. Эти обозначения используются до сих пор. Самые яркие звезды имеют собственные названия. Например, a созвездия Лиры — Вега. Только в 58 созвездиях самые яркие звезды называются a (альфа). В 13 созвездиях самые яркие звезды — b (бета), а в некоторых других используются другие буквы греческого алфавита.

Самые большие размеры имеет созвездие Гидра, его площадь — 1303 квадратных градуса (кв. град.). Самое малое созвездие — Южный Крест занимает площадь 68 квадратных градусов. Из видимых в Северном полушарии созвездий самым большим является Большая Медведица (1280 кв. град.) (рис. 1.10).

Рис. 1.10.Созвездие Большая Медведица — самое большое созвездие из видимых в Северном полушарии

Самое большое число звезд (5 звезд), ярче второй звездной величины, содержит созвездие Орион. Самое большое число звезд (19 звезд), ярче четвертой звездной величины, входит в созвездие Большая Медведица. Звезды, составляющие ковш Большой Медведицы, в пространстве расположены очень далеко друг от друга и никакой связанной группы не образуют (рис. 1.11).

Рис. 1.11.Расположение в пространстве звезд, составляющих ковш созвездия Большая Медведица

В созвездии Большая Медведица расположена самая знаменитая двойная система. Средняя звезда в ковше Большой Медведицы носит название Мицар. На некотором угловом расстоянии от Мицара расположена одна из самых известных двойных звезд — Алькор. Мицар в переводе с арабского означает «конь», а Алькор — «всадник». Еще в Древнем Египте в элитные войска фараона набирали юношей, которые обладали настолько острым зрением, что могли различать эти звезды.

Мы привыкли считать небесный ковш, состоящий из 7 ярких и легко различимых звезд, созвездием Большой Медведицы. Но на самом деле ковш — это астеризм, являющийся только частью этого созвездия. Созвездие Большой Медведицы состоит из огромного числа звезд и выходит далеко за пределы всем знакомого «ковша с ручкой». Кроме них в созвездии насчитывается еще 125 звезд ярче шестой звездной величины.

С древнейших времен астрономы разных народов складывали из них созвездия, следуя своим легендам, верованиям и представлениям о мире. Одни и те же астеризмы — яркие группы звезд — могли превращаться во что угодно. Например, знаменитый Большой Ковш в созвездии Большой Медведицы зачастую вовсе не связывался ни с ковшом, ни с медведицей. Например, в Египте вместо ковша жрецы могли видеть ногу Сета, бога войны и смерти, превратившегося в быка и убившего Осириса ударом копыта. Сокологоловый Гор отсек Сету конечность в отместку за убийство отца.

Одним из самых заметных в Северном полушарии является созвездие Кассиопея, оно показано на рис 1.12.

Рис. 1.12.Созвездие Кассиопея

Зодиакальные созвездия.Видимый годовой путь Солнца проходит через тринадцать созвездий, начиная от точки весеннего равноденствия: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Змееносец, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы. Двенадцать из них — зодиакальные. Пояс из двенадцати зодиакальных созвездий называется зодиаком (табл. 1.1, рис. 1.13). В каждом зодиакальном созвездии Солнце проводит примерно один месяц (рис. 1.14).

Рис. 1.13.Пояс зодиака Рис. 1.14.Прохождение Солнца по зодиакальным созвездиям

Около 2 тыс. лет назад знаки зодиака совпадали с одноименными зодиакальными созвездиями. Причиной смещения знаков зодиака относительно одноименных зодиакальных созвездий является установленная еще Гиппархом Родосским во II в. до н.э. прецессия, или предварение равноденствий. В ту далекую эпоху, во времена Гиппарха, точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна, поэтому была обозначена знаком этого созвездия. Аналогично точка летнего солнцестояния располагалась в созвездии Рака и была обозначена его знаком, точка осеннего равноденствия — в созвездии Весов, а точка зимнего солнцестояния — в созвездии Козерога. Но затем они постепенно сместились к западу, теперь точка весеннего равноденствия находится в созвездии Рыб, а точка осеннего равноденствия — в созвездии Девы. Точка летнего солнцестояния с 1988 г. находится в созвездии Тельца. Смещение точки весеннего равноденствия (она обозначается на картах) происходит навстречу годичному движению Солнца со скоростью примерно 50² в год.

Созвездия в разное время года. Знакомство с созвездиями лучше начинать в летнее время года (рис. 1.15). Созвездия летнего неба не отличаются такими яркими звездами, как звездное небо зимой. В северной части неба видны Большая Медведица и Кассиопея (см. рис. 1.10 и 1.12).

Рис. 1.15.Созвездия летне-осеннего неба

Большая Медведица может служить хорошим помощником для запоминания и нахождения ярчайших звезд Северного полушария (рис. 1.16). На юге сияет летне-осенний треугольник — Вега, Денеб и Альтаир (рис. 1.17). Огромный крест Лебедя легко найти на фоне Млечного Пути. Ближе к горизонту можно заметить ярчайшую звезду Скорпиона — Антарес. К западу от треугольника находятся Геркулес, Северная Корона и Волопас.

Рис. 1.16.Нахождение ярчайших звезд Северного полушария с помощью созвездия Большая Медведица Рис. 1.17.Летне-осенний треугольник

Осенью на юге хорошо виден большой квадрат Пегаса, под ним — Рыбы. Длинная цепочка звезд, отходящая от Пегаса, — созвездие Андромеды. Треугольник уже находится низко над горизонтом. Кассиопея теперь в зените. Ее легко узнать на небе: она образует фигуру, похожую на букву W.

Самым примечательным созвездием, пожалуй, является созвездие Орион: практически в каждой древней культуре оно имело свое название и почиталось особым образом. Так, в Древнем Египте его считали воплощением Осириса, а в Древнем Вавилоне называли «Верный пастух небес». Но самое удивительное открытие было сделано в 1972 г.: в Германии был найден кусок кости мамонта возрастом более 32 тыс. лет, на котором было вырезано созвездие Орион.

Зимой слева от ковша Большой Медведицы хорошо виден Волопас, справа — Персей и Возничий (рис. 1.18). Настоящее украшение зимнего неба — созвездие Орион, по форме напоминающее бабочку. Правее его расположен Телец, в его глазу светится красный Альдебаран. В зените находится Возничий, левее — Близнецы, а под ними — Малый и Большой Пес с ярчайшей звездой Сириус. На юго-востоке виден Лев, высоко на востоке — Большая Медведица, а на северо-западе над заходящим Пегасом расположены Кассиопея и Цефей.

Рис. 1.18.Созвездия зимнего неба

Весной небо темное: на нем мало ярких звезд и не видно Млечного Пути. На севере висит перевернутый ковш Большой Медведицы. Ручка ковша указывает на оранжевый Арктур — ярчайшую звезду северного неба. На продолжении этой дуги можно отыскать Спику — a Девы. Высоко на юге залег Лев, между ним и Волопасом расположено созвездие Волосы Вероники. На западе заходят Плеяды и Орион.

Семь ярких звезд Большого ковша имеют названия: Дубхе, Мерак, Фекда, Мегрец, Алиот, Мицар, Бенетнаш. Яркая звезда Дубхе в переводе с арабского означает «медведь», а звезда Фекда — «бедро медведя». Звезда Алиот — «первая в хвосте Большой Медведицы», а звезда Бенетнаш — «конец хвоста Большой Медведицы» — имела также название «предводительница плакальщиц». Такие собственные имена звезд объясняются тем, что в древности астрономы находили звезды не по координатам, а по точным описаниям рисунка созвездий.

Астеризм. Понятие «астеризм» не является строго научным, скорее это дань традиции. Однако с развитием любительской астрономии энтузиастами формировались каталоги астеризмов, состоящих из звезд, наблюдаемых невооруженным глазом и с помощью непрофессиональной оптики.

Астеризм — легко различимая группа звезд, имеющая исторически устоявшееся самостоятельное название.

Один из самых известных астеризмов на небе — Большой Ковш, находящийся в созвездии Большая Медведица.

В каждой культуре были свои созвездия и астеризмы. В дальнейшем с развитием астрономии созвездия стали обозначать участки неба со строго определенными границами. В то же время термин «астеризм» сохранил старый смысл. Поэтому начинающему любителю астрономии рекомендуется приступать к изучению звездного неба с запоминания наиболее интересных и ярких астеризмов.

Астеризмы часто используют в навигации, поэтому их условно разделяют на два основных типа: астеризмы-указатели — пары звезд, которые по условной линии, проведенной между ними, указывают на ночном небе направление на другие звезды, и навигационные. Первый тип помогает астрономам лучше ориентироваться в звездном небе, второй — используют мореплаватели и путешественники для ориентации на местности.

Резюме. На протяжении столетий люди любовались небом и изучали звездное небо — одно из величайших зрелищ Природы. Настоящее время К.Э.Циолковский назвал «эрой пристального изучения неба». Космические полеты приблизили к нам звезды и открыли новые горизонты для изучения звездного неба.

Для тех, кто хорошо знаком с созвездиями и их расположением по отношению к горизонту в различные моменты суток и года, звезды могут служить отличными ориентирами, позволяющими находить стороны горизонта в незнакомой местности и даже приблизительно определять момент времени.

Контрольные вопросы

1. Как доказать существование суточного вращения звездного неба?

2. Дайте определение понятию «созвездие».

3. Зачем введено понятие «небесная сфера»?

4. Какие созвездия входят в пояс зодиака?

5. Какое значение имеет изучение звездного неба для развития человеческой цивилизации?

Познавательные статьи:

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры

Последнее изменение этой страницы: 2024-06-17; просмотров: 65; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 216.73.216.196 (0.019 с.)