АСТРОНОМІЯ - Навчальний посібник для профільної школи 2017

Частина 3. Космософія

Розділ І. Коротка історія астрономії

Тема 1.1. Розвиток астрономічної науки в світі

§ 5. Перспективи розвитку астрономії

Вступ

Астрономія ще не досягла межі можливостей своїх інструментів, бо можна будувати дедалі більші розмірами телескопи і на Землі, і в Космосі. Тож астрономії ще є куди розвиватись як у розумінні об’єкта свого пізнання (Всесвіт), так і в розумінні можливостей головного інструмента цієї науки — телескопа.

Цілі вивчення § 5

Вивчивши матеріал цього параграфа, Ви будете:

• знати йрозуміти причини неухильного подальшого розвитку астрономії;

• уміти будувати усну чи письмову розповідь на тему подальшого розвитку астрономії у світі;

• оцінювати перспективи розвитку астрономічної науки у світі.

Актуалізація раніше набутих знань / компетентностей

Потрібно повторити матеріал попереднього параграфу (§ 4), а також матеріал теми 2.2 «Засоби астрономічних досліджень» ч. 2 цього посібника.

Матеріал цього параграфа стосується майбутнього астрономії. Хоча прогнозувати майбутнє завжди важко, адже завжди існує певна невизначеність розвитку людства, говорити з упевненістю про розвиток астрономії дозволяють принаймні дві речі: реальні справи, які вже розпочато (теми наукових досліджень, спорудження нових наземних і космічних телескопів), та плани наукових установ (астрономічних обсерваторій, космічних агентств тощо) щодо вивчення об’єктів Всесвіту. Тому опановуючи матеріал цього параграфа, радимо звертатися до додаткових джерел інформації, що розповідають про нові плани і проекти в галузі астрономії.

Пояснювальний текст

За перші майже двадцять років ХХІ ст. астрономія зробила потужний системний крок у пізнанні Всесвіту. Ще цікавішим буде наступне десятиліття, адже до ладу стануть якісно нові наземні й космічні телескопи. Це означає — астрономія отримає нові знання про Всесвіт, розкриє таємниці, що існують сьогодні, й відкриє щось нове й незбагненне в майбутньому. Результати роботи вчених початку ХХІ ст. будуть новим стимулом для розвитку вічно молодої науки астрономії.

п. 1. Астрономія — передовий рубіж природознавства. І на початку своєї історії, і в Середньовіччі астрономія була «каталізатором» розвитку інших природничих наук, а також математики. Нині вона знову виходить на передовий рубіж, бо астрономічна наука тією чи іншою мірою стосується всіх інших природничих дисциплін — від фізики, для якої Всесвіт нині перетворився у величезну лабораторію, до біології, з якою астрономія дотична в питанні походження життя на нашій планеті і пошуку його на інших небесних тілах. Окрім цього, астрономія широко використовує математику, інформатику та комп’ютери. З допомогою надпотужних комп’ютерів моделюють астрономічні явища і процеси, наприклад, формування найперших зір і галактик чи злиття масивних чорних дір тощо.

У телескопобудуванні для виготовлення космічних обсерваторій, а також створення нових чутливих приймачів випромінювання, в астрономії використовують новітні технологічні досягнення. Наприклад, Сонячний зонд імені Паркера (Parker Solar Probe), який в 2020-х роках буде досліджувати Сонце з відносно близької відстані, оснастили теплозахисним екраном зі спеціально створеного для цієї мети матеріалу.

Розвиток астрономії суттєво залежить від нових, більших розмірами, ніж їхні попередники, телескопів. У цьому питанні в астрономії в найближчі 10 років відбудуться кардинальні зміни. 2018 р. в космічний простір має вийти телескоп імені Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST), оснащений дзеркалом у 6,5 м. Його на замовлення NASA, Європейського й Канадського космічних агентств виготовили фахівці з понад 100 різних фірм світу.

Нові технології та досягнення комп’ютерної техніки відкрили нове дихання для наземних телескопів. Вже подолано рубіж телескопів з діаметром дзеркала в 10 м, і нові телескопи будуть удвічі—втричі більшими. Нині тривають роботи зі спорудження трьох великих наземних телескопів: Гігантського магелланового телескопа (Giant Magellan Telescope, GMT) з діаметром дзеркала 24,5 метра; Тридцятиметрового телескопа (Thirty Meter Telescope, TMT) та Європейського надзвичайно великого телескопа (European Extremely LargeTelescope, E—ELT) з діаметром дзеркала 39 м.

Водночас з розробкою нових телескопів астрономи планують нові космічні місії й експерименти. До таких належать космічні телескопи з пошуку планет земного типу поблизу інших зір, автоматичні міжпланетні станції для вивчення супутників планет-гігантів, дальше дослідження Марса та повернення до Місяця — створення на його поверхні наукової бази.

Зрозуміло, що нарощування засобів спостереження має суттєво вплинути на кількість отриманих даних, які для одержання нових астрономічних знань потрібно буде опрацьовувати. Уже нині таких даних дуже багато, а в найближчій перспективі буде значно більше. Астрономія явно ввійшла в новий етап розвитку, однією з особливостей якого буде інтенсивний потік даних (data intensive astronomy). Наприклад, Великий оглядовий телескоп (Large Synoptic Survey Telescope, LSST), який має стати до ладу на початку 2020-х років і буде періодично виконувати огляди небесних об’єктів по всьому небу, упродовж одного місяця збиратиме кілька петабайт даних.

Обробка та інтерпретація такої кількості даних можлива лише за умови, що їх будуть виконувати науковці, а можливо й аматори астрономії, з усього світу. Саме тому нині набуває поширення робота зі створення «Міжнародної віртуальної обсерваторії» (International Virtual Observatory Alliance). Її завдання: створити умови для швидкого і зручного доступу до величезних масивів спостережних даних, зокрема й тих, які було отримано в «доцифрову еру», та уможливити наукові дослідження для отримання нових наукових результатів без виконання додаткових спостережень (Додаток 1.).

У зв’язку з великими обсягами даних, які треба опрацьовувати, нової якості набуває аматорство в астрономії. Нині аматори мають змогу не лише виконувати спостереження для власного задоволення, але в деяких питаннях і для наукових потреб. Великим є їх внесок в обробку даних, які вони виконують у рамках сформованого загальносвітового руху «Громадська наука» (Citizen science).

Отже, астрономія нині справді є переднім краєм природознавства. Вона цікава й дивовижна, а одержані нею знання — неоцінимий скарб нашої цивілізації.

п. 2. Невирішені наукові проблеми. Астрономічні дослідження, виконані на межі ХХ— ХХІ століть, привели до суттєвого перегляду уявлень про Всесвіт. З’ясовано, що видима в телескопи матерія (баріонна речовина), становить не більше 5 відсотків від загальної кількості матерії нашого Всесвіту. Інші 95 % — це дві досі загадкові субстанції — темна матерія (близько 27%) і темна енергія, частка якої становить до 69% (ч. 2. § 30, п. 2).

Якщо окреслити коло невирішених наукових проблеми, то нині в усіх розділах астрономії їх доволі багато. У зоряній астрономії до таких належать: методи вивчення внутрішньої будови зір; картина походження й еволюції зір побудована тільки в загальних рисах і вимагає суттєвої деталізації; немає докладної моделі Сонця, здатної точно пояснити всі його спостережувані властивості; немає докладної фізичної теорії деяких проявів зоряної активності (спалахи Наднових); відсутнє пояснення причин гамма-спалахів тощо.

У галактичній і позагалактичній астрономії досі не з’ясовано багато питань щодо будови Галактики; лишається таємницею природа темної матерії; досі немає єдиної теорії формування галактик. Як і немає багатьох відповідей у космогонії Сонячної системи (наприклад, утворення Місяця і кілець планет-гігантів, міграції великих планет, формування планетної системи тощо).

Нинішня космологія ще не змогла створити довершеної теорії народження Всесвіту. Залишаються незрозумілими багато питань щодо його подальшої еволюції, тобто його майбутнього.

Нині астрономи зосереджують зусилля на тому, щоб у найближчому майбутньому знайти біля інших зір планети земного типу та виявити на них ознаки біосфери; зрозуміти механізми, що запускають процеси формування зір; знайти методи «прямих» спостережень чорних дір; виявити носія (частинки) темної матерії; зрозуміти фізичну суть темної енергії тощо.

Звісно, немає гарантії, що відповіді на ці та інші питання буде знайдено досить швидко, але розвиток астрономії триває, тому відповіді неодмінно будуть.

Навчальне завдання

• Поясніть, чому сучасну астрономію вважають переднім краєм природознавства.

Висновки

За перші десятиліття ХХІ ст. астрономія зробила потужний системний крок у пізнанні Всесвіту. У наступне десятиліття до ладу стануть якісно нові наземні та космічні телескопии, що дозволить розкрити нинішні таємниці й отримати нові знання про Всесвіт. Результати роботи науковців на початку теперішнього століття будуть новим стимулом для розвитку вічно молодої науки астрономії.

Запитання для самоперевірки

1. Від яких технічних рішень залежить розвиток сучасної астрономії?

2. Назвіть 2—3 великі телескопи, які найближчим часом мають стати до ладу.

3. Поясніть потребу створення Міжнародної віртуальної обсерваторії.

4. Поясніть, у чому полягає суть нового уявлення про Всесвіт, який спричинили результати астрономічних досліджень, виконані на межі ХХ—ХХІ ст.

5. Назвіть 2—3 невирішені астрономічні проблеми.

Додаткові та цитовані джерела інформації до § 5

• Яцків Я.С., Крячко І.П. Астрономія — передовий рубіж природознавства. (http://www.astroosvita.kiev.ua/infoteka/articles/astronomiia-peredovyi-rubizh-pryrodoznavstva- l.php)

• Крячко І.П. Найважливіші досягнення й перспективи розвитку сучасної астрономії. (http://www.astroosvita.kiev.ua/infoteka/articles/astro_uspix.pdf)

Додатки

Додаток 1

Міжнародна віртуальна обсерваторія

Альянс «Міжнародна віртуальна обсерваторія» (International Virtual Observatory Alliance) своєю суттю є технічним органом, який розробляє стандарти й виконує координацію міжнародних центрів астрономічних даних і національних організацій, що розвивають ідеї й технології Віртуальної обсерваторії (ВО) в окремих країнах.

Центри даних, наприклад, у Стразбурзі, та обсерваторії зберігають і поширюють інформацію за тими стандартними процедурами, що затверджені ВО. Це дозволяє уніфікувати процес роботи з даними і мати єдине середовище, що поєднує бази даних, спеціально розроблені програми, інтерфейси доступу та комп’ютери дослідників, які отримують швидкий доступ до них.

Віртуальна обсерваторія працює приблизно так: науковець з власного ком’пютера, підєднаного до Інтернету, отримує доступ до результатів спостережень, виконаних на якомусь наземному чи космічному телескопі, або до астрономічних каталогів чи оглядів неба, створених в різних обсерваторіях світу. Маючи дані, він може виконувати їх аналіз, згідно зі своїм задумом чи ідеєю, намагаючись знайти нове знання.

За результатами вивчення § 5 Ви маєте:

знати й розуміти

причини неухильного подальшого розвитку астрономії.

уміти

будувати усну чи письмову розповідь на тему подальшого розвитку астрономії в світі.

оцінювати

перспективи розвитку астрономічної науки у світі.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.