Астрономия и астрофизика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Астрономия и астрофизика

1. Предмет и задачи астрономии

Астрономия - наука о Вселенной, изучающая расположение, движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и образованных ими систем. Слово «астрономия» происходит от двух греческих слов «астрон» -звезда, светило и «номос» - закон. Астрономы исследуют Солнце и звезды, планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, туманности, звездные системы и вещество, заполняющие пространство между звездами и планетами, в каком бы состоянии оно ни находилось. Данные о строении и развитии небесных тел, об их положении и движении в пространстве позволяют получить представление о строении Вселенной в целом.

Мифологическое мировоззрение древних цивилизаций - система взглядов на объективный мир и место в нем человека, которая основана не на теоретических доводах и рассуждениях, а на художественно-эмоциональном переживании мира, общественных иллюзиях, рожденных восприятием людьми социальных и природных процессов и своей роли в них.

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 строения небесных тел, исследование химического состава и физических свойств (плотности, температуры и т. п.) вещества в них;

3) решение проблемы происхождения и развития отдельных тел и образуемых ими систем.

Мореплаватели ориентировались по Полярной звезде.

Первая задача решается путем длительных наблюдений, начатых еще в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже более 300 лет и фактически выведенных из астрономических наблюдений. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для небесных тел, сравнительно близких к Земле. О физическом строении небесных тел мы знаем гораздо меньше. Решение некоторых вопросов второй задачи впервые стало возможным немногим более ста лет назад, а к основным проблемам удалось подойти лишь в последние годы. Третья задача сложнее двух предыдущих, поскольку имеющегося наблюдательного материала для ее решения пока еще далеко не достаточно, и наши знания в этой области астрономии ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.

2. Наблюдательный характер астрономии

Основой для астрономических исследований являются наблюдения как самих космических тел или объектов (звезды, планеты, Луна), так и связанных с ними явлений (восход, заход светил, затмения Солнца и Луны, фазы Луны или планет). В большинстве случаев астрономические наблюдения требуют тщательных измерений углов, моментов времени, световых потоков и т.п. данных. Последующая обработка результатов наблюдений нередко требует кропотливых расчетов и, в конечном счете, позволяет получить те или иные данные о природе исследуемых небесных тел и образуемых ими систем.

Галилей первым использовал телескоп для наблюдения небесных тел и сделал ряд выдающихся астрономических открытий.

Важнейшая астрономическая информация содержится в космическом электромагнитном излучении: направление, откуда приходит это излучение, говорит о видимом положении и движении светила, а спектральный состав излучения дает возможность судить о физических его свойствах. До середины XX столетия наблюдения были единственным источником наших знаний (за исключением возможности исследовать химический состав упавших на Землю метеоритов и энергию первичных космических лучей). Однако первый искусственный спутник Земли, запущенный в 1957 г., открыл новую эру космических исследований, что позволило использовать более активные методы астрономических наблюдений с межпланетных станций, орбитальных обсерваторий и даже с поверхности Луны и других планет.

3. Разделы астрономии

Как мы видим, предметом исследований в астрономии является множество самых различных объектов и образуемых ими систем вплоть до всей Вселенной в целом. Исключительно многообразны и методы исследований, включающие как теоретический подход, так и всевозможные экспериментальные способы регистрации и измерения космического излучения, которое является основным источником информации в астрономии. Многообразие объектов и методов приводит к многочисленности разделов и отдельных направлений в астрономии. Однако это не нарушает ее единства как науки: у всех разделов единая цель исследований. По характеру получаемой информации следует выделить три основных раздела: астрометрию, небесную механику и астрофизику.

Астрометрия изучает положение и движение небесных тел и вращение Земли, опираясь на методы измерений углов на небе, для чего организуются позиционные наблюдения небесных светил.

Первые измерения радиуса земного шара были проведены ещё в III в. до н.э. на основе астрономических наблюдений за высотой Солнца в полдень. Вычисленный радиус Земли по Эратосфену составил 6 287 км. Современные измерения дают для усреднённого радиуса Земли величину 6 371 км

У астрометрии две важные цели:

- установление систем небесных координат;

- получение параметров, характеризующих наиболее полно закономерности движения небесных тел и вращения Земли.

Геоцентрическая система Птолемея

Деление окружности на 360° имеет астрономическое происхождение:

оно возникло тогда, когда считалось, что продолжительность года равна 360 суткам, а Солнце в своём движении вокруг Земли каждые сутки делает один шаг - градус.

Гелиоцентрическая система мира Коперника

Небесная механика изучает движение небесных тел под действием тяготения, разрабатывает методы определения их орбит (траекторий) на основании наблюдаемых положений на небе, позволяет рассчитать координаты на дальнейшее время (эфемериды), рассматривает движение и устойчивость систем естественных и искусственных небесных тел.

Закон всемирного тяготения, сформулированный Исааком Ньютоном в конце XVII в., открыл возможность применения математических методов для изучения движения планет и других тел Солнечной системы.

Раздел небесной механики, связанный с определением орбит и расчетом эфемерид, иногда называют теоретической астрономией. Как видно, небесная механика целиком опирается на данные астрометрии и очень тесно с ней связана.

Небесная механика -- раздел астрономии, применяющий законы механики для изучения и вычисления движения небесных тел, в первую очередь Солнечной системы (Луны, планет и их спутников, комет, малых тел), и вызванных этим явлений (затмений и проч.)

Астрофизика. Астрофизика (от др.-греч. ?уфЮс - «звезда, светило» и цхуйкЬ - «природа») - раздел астрономии, использующий принципы физики и химии, который изучает физические процессы в астрономических объектах, таких как звёзды, галактики, экзопланеты и т. д. Астрофизика -- учение о строении небесных тел. Астрофизика занимается изучением физических свойств и (наряду с космохимией) химического состава Солнца, планет, комет или звёзд и туманностей. Главные экспериментальные методы астрофизики: спектральный анализ, фотография и фотометрия вместе с обыкновенными астрономическими наблюдениями.

Открытие в XIX в. спектрального анализа и его применение в астрономии положило начало широкому использованию физики при изучении природы небесных тел и привело к появлению нового раздела науки о Вселенной - АСТРОФИЗИКИ.

Таким образом, предмет астрофизики исключительно многообразен и обширен. Вместе с тем, в своих исследованиях астрофизика часто прибегает к выводам и методам астрометрии и небесной механики, так что все три важнейших раздела астрономии тесно взаимодействуют между собой. Астрофизика в основном делится на:

- практическую астрофизику, в которой разрабатываются и применяются как различные методы наблюдений, так и анализ электромагнитного космического излучения;

- теоретическую астрофизику, основанную на применении к результатам наблюдений методов физики и математики.

Звездная астрономия. Исследование таких сложных объектов, как Галактика и другие звездные системы, требующие активного использования методов всех перечисленных разделов астрономии, выделяют в так называемую звездную астрономию. Звездная астрономия изучает закономерности пространственного распределения и движения звезд, звездных систем и межзвездной материи с учетом их физических особенностей. Однако в последнее время этот раздел все больше и больше сближается с астрофизикой; аналогично происходит процесс сближения астрометрии с небесной механикой и практической астрофизикой.

Схематичное изображение Галактики-Млечный Путь

Космогония. Космогония (греч. кпумпгпнЯб; от кьумпт «мир», «Вселенная» + гпнЮ «рождение») - наука, изучающая происхождение и развитие космических тел и их систем: звёзд и звёздных скоплений, галактик, туманностей, Солнечной системы, включая Солнце, планет со спутниками, астероидов, комет, метеоритов. астрономия птолемей тяготение

Космология. Космологией является изучение структуры и изменений в современной Вселенной, в то время как научные области космогонии касаются вопроса происхождения Вселенной. Наблюдения нашей нынешней Вселенной, возможно, не только позволит дать прогнозы на будущее, но они также предоставляют ключ к событиям, которые происходили давно, когда … космос только зарождался.

Достижения астрономии второй половины ХХ в. привели к серьёзным изменениям в научной картине мира, к становлению представлений об эволюции Вселенной, составляющие основу современной космологии.

Курс «Астрономия и астрофизика» содержит систематическое изложение сведений об основных методах и главнейших результатах, полученных в различных разделах астрономии.

Периоды истории астрономии

Размещено на Allbest.ru