С астрономией на "ты". 5-7 классы

Вселенная - совокупность всего физически существующего (человек тоже часть Вселенной). Вселенная не имеет ни начала, ни конца: если бы мы долетели до самой далёкой из видимых с Земли звёзд, то увидели бы дальше другие звёзды. Вселенная считается вечной. Но отдельные её части - Земля и другие планеты, Солнце и звёзды - непрерывно изменяются и развиваются по сложным законам, которые изучает наука астрономия.

Астрономия - комплекс наук, изучающих движение, строение, происхождеие и развитие космических тел и их систем. 

Космос - весь мир за пределами Земли. Часто космос называют космическим пространством. Пространство имеет три измерения - длину, ширину и высоту. Пространство - это некое трёхмерное вместилище, в котором помещается материя. Материя - это всё, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания. Время характеризует последовательную смену явлений и состояний материи, длительность их бытия. Время имеет одно направление - от прошлого к будущему. Физические объекты, расположенные в космическом пространстве, называются космическими телами.

Космические тела подразделяют на классы: галактики, звёзды, звёздные скопления, туманности, планеты, спутники, метеорные тела, кометы. Названия классов космических тел пишут с маленькой буквы. Названия планет, их спутников, светил, собственные названия звёзд, астероидов и комет пишут с большой буквы: Земля, Марс, Луна, Каллисто, Солнце, Полярная, Сириус, комета Галлея...

Одиночными космическими телами являются Солнце и другие отдельные звёзды, Земля и другие отдельные планеты, Луна и отдельные спутники других планет, отдельные астероиды, планетоиды, кометы, отдельные метеорные тела.

Космические тела часто образуют системы космических тел.

Солнечная система (Солнце, планеты со спутниками, кометы, астероиды, планетоиды, метеорные тела, межпланетная пыль и газ - все вместе); система Земля-Луна; Юпитер со спутниками; Сатурн со спутниками; неизвестные нам планетные системы у других звёзд; двойные, тройные, кратные звёзды; звёздные скопления; наша Галактика (около 200 миллиардов звёзд) и другие галактики; местная группа галактик; наконец, вся Вселенная - всё это системы космических тел. В любой системе космические тела связаны между собой силами тяготения. Именно взаимное притяжение не позволяет распасться, например, системе Земля-Луна. Части, образующие систему, называются элементами системы. В системе должно быть как минимум два взаимосвязанных между собой элемента.

Созвездие не является системой космических тел, поскольку деление звёздного неба на созвездия условно. В созвездиях звёзды не взаимосвязаны между собой и медленно движутся в различных направлениях (с большого расстояния это незаметно).

Астрономия изучает также и небесные явления. Явления - это любые изменения в природе. Небесные явления - это изменения на небе, которые порождаются космическими явлениями, т.е. движением или взаимодействием космических тел. Таким образом, космические явления (причины) и небесные явления (следствия этих причин) - это не одно и то же.

Нельзя путать небесное явление с космическим телом. Одна из распространённых ошибок - метеор. Что это - тело или явление? В астрономии метеор - это вспышка метеорного тела в верхних слоях атмосферы Земли. Метеор - это явление. А вот тело, которое вспыхивает и сгорает в атмосфере, называется метеорным телом. Болид - тоже явление, это вспышка, но более крупного метеорного тела. Если метеорное тело полностью не успело сгореть и упало на поверхность Земли, то его называют метеоритом. Метеорит - это уже не явление, это физическое тело. Итак, метеор, метеорное тело и метеорит - это не одно и то же.

Запомни также: когда говорят об осевом движении (движении вокруг своей оси), то употребляют слово "вращается", а когда говорят о движении вокруг другого тела, то употребляют слово "обращается". Например, Земля вращается вокруг своей оси и Земля обращается вокруг Солнца.

Астрономия тесно связана с другими естественными науками. Например, с физикой - наукой о самых простых и самых общих свойствах и законах природы. Астрономия использует физические знания для объяснения явлений и процессов, происходящих во Вселенной, и создания астрономических приборов. Физика использует астрономические знания для проверки своих теорий и открытий новых законов природы. Так, ещё в древности на основе наблюдений за движением Солнца и Луны люди создали календарь. В настоящее время наблюдение Солнца и звёзд помогают учёным-физикам овладеть тайнами атомной энергии. Наука астрофизика изучает физическую природу небесных тел и небесных явлений. Химия - наука о веществе и его превращениях - позволяет установить состав космических тел и понять причину некоторых физических явлений в звёздах, планетах, туманностях. Биология - наука о живом. Вся жизнь на Земле зависит от протекания космических процессов, например, тепла и света, излучаемых Солнцем. Астрономия тесно связана с географией: когда мы смотрим на карту, на календарь, на часы, мы даже не представляем, сколько труда вложили астрономы в создание этих вещей, ведь ориентация на местности и измерение времени основаны на астрономических наблюдениях. Учёные-историки иногда обращаются к астрономам для уточнения дат исторических событий. Красота звёздного неба вдохновляла также и поэтов, писателей, художников, музыкантов. Астрономические знания нужны учёным, педагогам, инженерам, геологам, морякам, космонавтам, лётчикам, военным...

Чтобы знать астрономию, нужно знать математику. Любая область человеческих знаний может называться наукой только тогда, когда начнёт выражать свои основы на языке математики, использовать математику для своих нужд. Связи астрономии и математики сложны и многообразны. Астрономия - исторически первая наука, во многом стимулировавшая появление и развитие математических знаний. А без них невозможно ориентироваться в путешествиях и составлять календари. Для описания движения небесных тел и происходящих во Вселенной процессов астрономы решают сложные математические задачи, иногда специально изобретая новые разделы математики. Все великие астрономы прошлого были выдающимися математиками, но на решение многих астрономических задач уходили месяцы, годы, десятилетия. В настоящее время астрономы используют для своих расчётов компьютеры.

Астрономия использовалась раньше и используется сейчас для:

• определения точных географических координат населённых пунктов и составления точных географических атласов;
  
• ориентирования на суше, в море и в космосе (по Полярной звезде, по Солнцу и Луне, по ярким, навигационным звёздам и созвездиям);
  
• вычисления наступления морских приливов и отливов (зависят от движения Луны);
  
• составления календаря и хранения точного времени;
  
• определения даты создания древних сооружений;
  
• в космонавтике для расчёта траекторий движения космических станций и кораблей (а от работы спутников зависят телевидение, мобильная связь, составление прогноза погоды, слежение за пожарами, изучение перемещения айсбергов и рыб, тёплых и холодных течений и т.д.);
  
• определения координат звёзд и других космических тел, составление каталогов звёзд;
  
• вычисления траекторий движения новых открытых небесных объектов - комет, астероидов, планетоидов...
  
• для расчёта наступления различных небесных явлений и т.д.
  

Астрономические наблюдения - основной метод астрономических исследований. Десятки тысяч лет назад люди проводили астрономические наблюдения лишь невооружённым глазом, т.е. безо всяких оптических приборов.

На юге Англии сохранилась до наших дней знаменитая каменная постройка - Стоунхендж. Для примитивных племён каменного и бронзового векок Стоунхендж служил лишь местом ритуальных церемоний. Астрономическое значение Стоунхенджа передавалось из уст в уста лишь немногим древним жрецам-друидам.

Шумеры, ассирийцы, вавилоняне тысячи лет назад возводили ступенчатые храмы-зиккураты (некоторые сохранились до наших дней). Зиккураты были не только храмами или административными зданиями, но и местом для наблюдений светил. С верхней площадки жрецы вели наблюдения за звёздами.

Тысячи лет назад были изобретены угломерные приборы (квадрант, секстант, астролябия и др.) - первые астрономические инструменты, с помощью которых определяли положение небесных светил на небе и время наступления небесных явлений. Но о физической природе небесных тел люди могли тогда только догадываться.

Медленно, но верно развивалась идея о шарообразности Земли. Одно из первых доказательств выдвинул в IV веке до н.э. великий древнегреческий учёный Аристотель. Справедливо полагая, что лунное затмение – это прохождение тени Земли по диску Луны, он обращает внимание, что форма этой тени всегда такая, которую может дать только шар. Аристотель указал и на то, что при перемещении наблюдателя к югу или северу звезды изменяют свое видимое положение относительно горизонта, а именно в направлении перемещения наблюдателя новые звёзды поднимаются из-за горизонта, а позади опускаются за горизонт. Поскольку звёзды далеки и при перемещении наблюдателя направление на них изменяется мало, то, значит, изменяется положение горизонта, т.е. имеет место кривизна поверхности. Греческий учёный Эратосфен впоследствии сумел определить размеры земного шара.

С древнейших времён Земля считалась неподвижным центром мироздания. В трудах Аристотеля и Птолемея оформилась геоцентрическая (т.е. с Землёй в центре) система мира. Птолемей считал, что планеты и светила движутся по круговым орбитам вокруг неподвижной Земли, являясь при этом вечными и неизменными. 

Однако, ещё до Аристотеля и Птолемея Аристарх Самосский считал Землю подвижной, рядовой планетой, обращающейся вокруг Солнца. Эти взгляды спустя почти две тысячи лет развил и дополнил Николай Коперник. Его можно назвать реформатором астрономии древнего мира, потому что его теория о вращении Земли вокруг своей оси и об обращении Земли вокруг Солнца опровергала принятое религиозное описание строения Вселенной. Эту систему мира принято называть гелиоцентрической (т.е. с Солнцем в центре).

Тихо Браге в конце XVI века выдвинул свою, компромиссную систему мира. Она называется гео-гелиоцентрической, потому что она сочетает элементы геоцентрической и гелиоцентрической систем. Согласно воззрениям Браге, планеты обращаются вокруг Солнца, а уж само Солнце вместе с Луной обращается вокруг Земли.

Время показало, что прав был Николай Коперник. Его гелиоцентрическая система мира сегодня является общепринятой.

В начале XVII века был изобретён телескоп - прибор, позволяющий наблюдать слабые, невидимые невооружённым глазом объекты и увеличивать их видимые размеры. В 1609 г. в руки к итальянскому учёному Г. Галилею попала изобретённая голландскими мастерами-оптиками подзорная труба. Разгадав её конструкцию, Галилей создаёт свою трубу (перспективу, как он её называет). Но самая большая заслуга Галилея заключается не в том, что он усовершенствовал подзорную трубу, а то, что он использовал её для наблюдения звёздного неба, что повлекло серию замечательных открытий. Так Галилей получил новые подтверждения в пользу теории Коперника.

1 января 1801 года была открыта Церера - первый астероид (ныне Церера считается малой планеой). В 1781 г. с помощью гигантского телескопа В. Гершель открыл планету Уран.

Благодаря телескопам были открыты неизвестные ранее небесные тела, а об известных узнали много нового, необычайного. Телескоп стал ключом к познанию тайн Вселенной. С его помощью были впервые измерены космические расстояния и размеры небесных тел, а в середине позапрошлого века благодаря изобретённым физическим приборам астрономы научились определять состав небесных тел.

Одной из самых известных обсерваторий нашей страны является Пулковская (недалеко от Санкт-Петербурга). Она была открыта в 1839 г. Руководил созданием обсерватории известный учёный-астроном В.Я. Струве, ставший впоследствии её первым директором. Научная деятельность обсерватории охватывает практически все приоритетные направления фундаментальных исследований современной астрономии. 

В середине прошлого века были изобретены радиотелескопы, способные принимать и посылать космические радиосигналы. С помощью приборов, созданных учёными-физиками, астрономы могут наблюдать невидимое для глаз излучение небесных тел и космические лучи.

Возникшая благодаря развитию астрономических и физических знаний наука космонавтика позволила непосредственно исследовать околоземное пространство и постичь природу ближайших к Земле планет и их спутников, а в будущем позволит исследовать и освоить всю Солнечную систему.