АСТРОНОМІЯ - Навчальний посібник для профільної школи 2017

Відповіді на запитання для самоперевірки

§ 1. Що таке астрономія і навіщо вона потрібна?

1. Перша причина — практичні потреби; друга — потреби духовного життя.

2. Укладання календаря, передбачення астрономічних явищ, наукові відкриття у фізиці.

3. У Стародавній Греції в VI—V ст. до н.е. На той час мислення досягло відповідного рівня абстрагування, що сприяло появі перших наукових теорій.

4. Астрономія (від грецьких слів: «астрон» — «зоря», «номос» — «закон») — наука про небесні тіла, про закони їхнього руху, будови і розвитку, а також про будову й розвиток Всесвіту в цілому.

5. Завдяки астрономії людина усвідомлює своє місце у Всесвіті, який тепер для дослідників є величезною науковою лабораторією, де відбувається пошук технічних і технологічних рішень на благо людини.

§ 2. Зоряне небо, небесні світила і небесна сфера

1. Коли йдеться про астрономічні спостереження небесних тіл без з’ясування їхньої природи, їх називають небесними світилами.

2. Сонце, Місяць, Венера, Юпітер, Марс, Сатурн, Меркурій.

3. Тому що відстані до небесних світил такі великі, що людське око не сприймає цієї різниці — всі світила нам здаються віддаленими однаково, наче лежать на внутрішній поверхні сфери.

4. Небесна сфера — це уявна сфера довільного радіуса, в центрі якої перебуває спостерігач і на яку спроектовано всі світила так, як він бачить їх у певний момент часу з певної точки простору.

5. Вісь світу, полюси світу, зеніт, надир, небесний меридіан, математичний горизонт, небесний екватор тощо.

§ 3. Сузір’я, видимі та абсолютні зоряні величини

1. Сузір’я — це ділянка небесної сфери з чітко окресленими межами, що охоплює всі належні їй світила і яка має власну назву.

2. Мала Ведмедиця, Велика Ведмедиця, Андромеда, Візничий, Волопас, Кассіопея, Лебідь, Ліра, Пегас, Оріон, Орел, Телець.

3. Горизонтальний паралакс — це кут між напрямком на світило (що лежить на горизонті) з якої-небудь точки земної поверхні й напрямком з центра Землі. Річний паралакс p — кут, під яким із зорі було б видно радіус земної орбіти.

4. Використовуючи діаметр орбіти Землі як базис, спостерігають одну й ту саму зорю з інтервалом у півроку й визначають її зміщення на тлі далеких «нерухомих» зір. Далі з трикутника, в якому відомий один із катетів і протилежний кут, визначають відстань до зорі.

5. Абсолютна зоряна величина — це зоряна величина зорі, яку б вона мала, перебуваючи на відстані 10 кп від спостерігача.

§ 4. Системи небесних координат

1. Це пов’язано з тим, що є можливість використовувати різні точки (основна площина й початок відліку) для побудови систем координат. Різні системи координат використовують для різних практичних потреб.

2. Площина горизонту SN та точка півдня S.

3. Площина екватора QQ', найвища точка небесного екватора Q (у першій екваторіальній системі) і точка весняного рівнодення ^ (у другій екваторіальній системі).

4. Площина екліптики і точка весняного рівнодення.

5. Галактичний екватор і точка перетину галактичного екватора з небесним екватором.

§ 5. Зоряні мапи й каталоги небесних об’єктів

1. Полюс світу.

2. Другу екваторіальну систему координат. Добовий рух небесної сфери не спричиняє зміни координат світил у цій системі.

3. Мають на увазі список небесних об’єктів (наприклад, зір) де вказано їх координати та інші параметри.

4. Каталоги Гіппарха, Гевелія, «Тіхо».

5. Спеціалізовані космічні апарати визначають небесні координати світил з вищою точністю, ніж це можна зробити в наземних спостереженнях.

§ 6. Вигляд зоряного неба на різних широтах

1. На екваторі Землі зорі обох півкуль небесної сфери сходять і заходять.

2. Для спостерігача на північному полюсі Землі світила північної небесної півкулі завжди перебувають над горизонтом (ніколи не заходять), світила південної небесної півкулі — під

горизонтом і ніколи не сходять. На південному географічному полюсі — картина аналогічна: світила південної небесної півсфери не заходять, а світила північної не сходять.

3. Вигляд зоряного неба залежить від географічної широти ф. Тому, наприклад, що ближче до земного екватора перебуває місце спостереження, то більше видно світил протилежної небесної півсфери і тим менше світил, які не сходять і не заходять.

4. Для будь-якої точки на Землі висота полюса світу дорівнює її географічній широті.

5. Потрібно визначити висоту Полярної зорі над горизонтом у місці спостережень. Значення висоти відповідає географічній широті цього пункту.

§ 7. Обертання небесної сфери і зміна вигляду зоряного неба

1. Обертання Землі навколо вісі.

2. Дві. Верхня і нижня кульмінації.

3. Астрономічний полудень і астрономічна північ.

4. Рух Землі навколо Сонця.

5. Сузір’я Пегаса (осінь), Оріона (зима), Лева (весна), Скорпіона (літо).

§ 8. Видимі рухи Сонця, Місяця, планет

1. За 365,24 доби (рік).

2. 12.

3. Зміна положення Місяця відносно Землі і Сонця.

4. Для спостерігача диск Місяця закриває диск Сонця.

5. Місяць потрапляє в тінь Землі.

§ 9. Орієнтування на місцевості по небесних світилах

1. Над точкою півдня.

2. Над точкою півдня.

3. Полярна зоря.

4. Мала Ведмедиця.

5. Треба взяти напрямок на небесній сфері по двох крайніх зорях ковша Великої Ведмедиці в бік його отвору. На відстані приблизно вп’ятеро більшій, ніж проміжок між цими зорями, знайдемо Полярну зорю.

§ 10. Визначення часу з астрономічних спостережень. Календарі

1. Обертання Землі навколо осі.

2. Точками на небесній сфері, які беруть для їх відліку.

3. З двох причин. По-перше, видимий річний рух Сонця серед зір нерівномірний, бо Земля впродовж року рухається навколо нього по еліптичній орбіті, тобто нерівномірно; по-друге, Сонце рухається не вздовж небесного екватора, а по екліптиці, нахиленій до небесного екватора під значним кутом.

4. Обертання Землі навколо Сонця.

5. Тропічний рік — це проміжок часу між двома послідовними проходженнями центра диска Сонця через точку весняного рівнодення.

Частина 2. Основи астрономії

§ 1. Вступ. Предмет астрономії та його особливості

1. Астрономія наука еволюційна. Досі є значимою роль аматорів астрономії.

2. Астрометрія, небесна механіка, астрофізика, космологія.

3. Астрономія — наука спостережна, тоді як фізика і хімія використовують експериментальні методи дослідження.

4. Методи математичного моделювання дозволяють вивчати дуже тривалі в часі процеси, наприклад, еволюцію зір, або ті, що відбуваються за дуже високих енергій.

5. Всі небесні тіла, окрім тіл Сонячної системи, лежать на дуже далеких відстанях.

§ 2. Джерела інформації про небесні об’єкти

1. Видиме світло, мала частка інфрачервоного випромінювання, частина радіохвиль.

2. Водяна пара і вуглекислий газ

3. Ультрафіолетовий, рентгенівський і гамма-діапазон.

4. З початком космічної ери астрономи стали виносити свої прилади за межі атмосфери Землі й реєструвати випромінювання, яке ніколи не потрапляє на поверхню планети.

5. Гравітаційні хвилі (2015 р.).

§ 3. Основи астрофотометрії

1. Інфрачервоне, жорстке рентгенівське випромінювання і гамма-промені.

2. Усі довжини хвиль електромагнітного спектра.

3. Космічні промені — це протони, тобто ядра водню, а також електрони, ядра гелію і важчих хімічних елементів.

4. Блиск — це освітленість, яку створює світило на приймачі світлової енергії.

5. У візуальній фотометрії порівнюють блиск світила з блиском «штучної зорі», а в фотографічній фотометрії блиск світила визначають мірою почорніння, спричиненого на фотоплатівці випромінюванням цього світила.

§ 4. Спектральний аналіз в астрономії

1. Тому що астрономи навчились визначати хімічний склад зір, аналізуючи їхні спектри.

2. Неперервний, лінійчастий (смугастий), спектр поглинання. Неперервний спектр властивий для розжарених тіл у твердому й рідкому стані.

3. Спектр поглинання утворюється тоді, коли довкола розжареного тіла, що дає неперервний спектр, є холодніший газ, який вміщує такі самі елементи, як і в розжареному тілі.

4. Рух тіла вздовж променя зору спостерігача спричиняє зміщення ліній у спектрі цього тіла

5. Спектральний аналіз — основа астрофізики. Він дозволяє визначати фізичні й хімічні параметри небесних тіл.

§ 5. Оптичні телескопи

1. Ґалілео Ґалілей у 1609 р.

2. Об’єктив телескопа-рефрактора — лінза (кілька лінз), а телескопа-рефрактора — дзеркало.

3. Оптичний телескоп збирає випромінювання від небесного світила й будує його зображення у фокальній площині.

4. Діаметр об’єктива, розділення, збільшення телескопа.

5. Трубу телескопа на азимутальному монтуванні треба рухати одночасно навколо двох взаємноперпендикулярних осей, а на екваторіальному — однієї (полярної).

§ 6. Телескопи і детектори для невидимого випромінювання

1. Принципова схема будови радіотелескопа не відрізняється від будови телескопа-рефлектора: металеве дзеркало параболічної форми — іноді суцільне, іноді ґратчасте, збирає космічне радіовипромінювання, яке реєструють з допомогою високочутливого радіоприймача.

2. Китайський п’ятсотметровий апертурний сферичний телескоп, радіотелескоп в Аресибо, Грін Бенк.

3. УТР-2 — найбільший у світі радіотелескоп декаметрового діапазону.

4. Радіоінтерферометр з наддовгою базою — це кілька радіотелескопів, рознесених один від одного на тисячі кілометрів, що працюють за принципом інтерферометра. Такі системи дозволяють отримати дуже велике роздільну здатність у спостереженнях небесних тіл.

5. Для всіх відомих діапазонів електромагнітного спектра нині є телескопи чи детектори.

§ 7. Приймачі випромінювання в астрономії

1. Так, дозволяє.

2. Фотографічна емульсія має здатність накопичувати випромінювання. Окрім цього, вона фіксує одразу багато світил та забезпечує документальність спостережень.

3. Різні приймачі потрібні для реєстрації випромінювання в різних діапазонах електромагнітного спектра. Одного приймача, здатного ефективно фіксувати увесь діапазон електромагнітного спектра, не існує.

4. ПЗЗ-матриця реєструє значно вищий відсоток випромінювання, яке на неї падає, і, завдяки цифровій формі сигналу, дозволяє суттєво зменшити час на обробку результатів спостережень.

5. Фотодіоди, фотоелементи, фотоелектронні помножувачі, електронно-оптичні перетворювачі.

§ 8. Астрономічні обсерваторії

1. Астрономічна обсерваторія — це наукова установа, в якій виконують астрономічні спостереження та наукові дослідження.

2. Першу державну астрономічну обсерваторію у Європі — Паризьку — відкрито в 1671 році.

3. Європейська південна обсерваторія, обсерваторія Мауна-Кеа.

4. Головна астрономічна обсерваторія НАН України, Кримська астрофізична обсерваторія.

5. Визначення положень небесних тіл, вивчення обертання Землі, фізика планет, Сонця і зір; будова Галактики, нестаціонарні процеси в надрах зір, вивчення комет.

§ 9. Астрономія з космосу

1. Атмосфера Землі не прозора для багатьох випромінювань. Для їх реєстрації потрібно виносити телескопи і приймачі в космічний простор.

2. Космічний телескоп імені Габбла.

3. Це небесні тіла та процеси, для яких характерні випромінювання високих енергій.

4. SOHO, STEREO, Обсерваторія сонячної динаміки.

5. Автоматичні міжпланетні станції дозволили виконувати експерименти на поверхнях і в атмосферах тіл Сонячної системи.

§ 10. Земля і Місяць

1. Ні.

2. Там її майже немає.

3. Ударне — внаслідок падіння на поверхню астероїдів і метеоритів.

4. Місяць не має атмосфери. Явища земної атмосфери (опади, вивітрювання тощо) спричиняють поступове руйнування кратерів.

5. Астронавти Нейл Армстронг та Едвін Олдрін 20 липня 1969 року.

§ 11. Будова Сонячної системи

1. Планета — це небесне тіло, яке: обертається навколо Сонця; відносно велике й масивне, щоб мати кулясту форму; очищає околиці своєї орбіти (тобто поряд з планетою немає інших, співмірних з нею розмірами й масою, тіл).

2. Планети Сонячної системи поділяють на планети земного типу і планети-гіганти з огляду на їх головні фізичні параметри — розміри, масу, середню густину, хімічний склад.

3. Планети земної групи відносно невеликих розмірів і мас, з твердими поверхнями, рельєф яких має спільні риси. Середнє значення густин речовини цих планет у кілька разів є більшим за густину води.

4. Планети-гіганти істотно більші розмірами й масами, ніж планети земної групи. Вони мають значно менші середні густини, близькі до густини води. Всі планети-гіганти мають потужні воднево-гелієві атмосфери з домішками метану й аміаку і не мають твердих поверхонь.

5. Такий висновок робили на підставі порівняння справжніх відстаней планет від Сонця з обчисленими за правилом Тиціуса-Боде (r = 0,4 + 0,3 х 2”).

§ 12. Закони Кеплера та їх застосування

1. На підставі спостережень Т. Браге за рухом планети Марс.

2. Для супутників планет, астероїдів, комет тощо.

3. Перший закон Кеплера: кожна з планет рухається навколо Сонця по еліпсу, в одному з фокусів якого міститься Сонце. Другий закон Кеплера: радіус-вектор планети за однакові інтервали часу описує рівновеликі площі. Третій закон Кеплера: квадрати сидеричних періодів обертання планет відносяться як куби великих півосей їхніх орбіт.

4. Елементи орбіти планети (шість величин) визначають її рух у просторі.

5. З другого закону Кеплера: раз площі 1 і 2 (рис. 12.2) рівні, то по дузі P1P2 планета рухається з більшою швидкістю, ніж по дузі P3P4, тобто швидкість планети найбільша в перигелії П і найменша в афелії А.

§ 13. Планети земної групи

1. Меркурій, Венера, Земля, Марс.

2. Ці небесні тіла не мають атмосфери, їхні поверхні густо вкриті кратерами.

3. Майже однакові розміри, потужні, але відмінні хімічним складом атмосфери. Різні температури на поверхні.

4. Земля майже вдвічі більша розмірами, ніж Марс. Відмінні хімічним складом атмосфери, різні температури на поверхні.

5. Ніякого, бо заважає густа атмосфера.

§ 14. Планети-гіганти

1. Залежно від кутової відстані планети від Сонця на небесній сфері: і ввечері, й усю ніч, і вранці.

2. У планет земної групи.

3. С.К. Всехсвятський.

4. Велика Червона Пляма в атмосфері Юпітера — циклон.

5. Наявністю внутрішнього джерела тепла.

§ 15. Карликові планети та малі тіла

1. Метеори; в атмосфері Землі.

2. Орбіти планет хоча й еліптичні, але з малим ексцентриситетом. У комет Сонячної системи еліптичні орбіти мають великий ексцентриситет.

3. Від Сонця. Тиск сонячного світла та сонячний вітер зміщують частинки пилу та газу в протилежний бік від Сонця.

4. Метеори виникають внаслідок потрапляння пилинок, залишків комети, в атмосферу Землі у період, коли планета перетинає орбіту комети.

5. Зображення астероїдів залишають на фотознімках протяжні сліди, тоді як зорі мають вигляд цяток. Це пов’язано з тим, що астероїди мають помітний власний рух, який не може компенсувати добове ведення телескопа.

§ 16. Космогонія Сонячної системи

1. Площина орбіт всіх планет і всіх супутників, за винятком супутників Урана, майже збігаються з площиною Сонячного екватора. На Сонце припадає майже вся маса Сонячної системи, однак, її момент кількості руху майже весь припадає на планети.

2. І. Кант, П. Лаплас, О. Шмідт.

3. Так.

4. Так, спостерігають.

5. Положення планет-гігантів.

§ 17. Поняття зорі. Найближча зоря — Сонце

1. Сили тяжіння та сили газового тиску.

2. Речовина Сонця розсіялась би в космічному просторі.

3. Ні.

4. Про наявність конвективних рухів речовини в надрах Сонця.

5. Ядро, зона променистого переносу енергії, конвективна зона, фотосфера, хромосфера, корона.

§ 18. Джерела енергії Сонця

1. Він не може забезпечити тривале (кілька мільярдів років) стабільне існування Сонця.

2. Суть гідростатичної рівноваги полягає в тому, що в кожному прошарку Сонця внутрішній тиск газу врівноважується силами тяжіння.

3. Водень.

4. Температура і тиск в ядрі Сонця.

5. У зоні променистого переносу енергію переносять кванти випромінювання. а в конвективній зоні — окремі маси речовини через конвекцію.

§ 19. Сонячна активність і її прояви на Землі

1. Сонячні плями, факели, спалахи.

2. Головною причиною спалахів є швидкі зміни в потужних магнітних полях активних зон на поверхні Сонця

3. З тривалих у часі спостережень за кількісю плям на диску Сонця.

4. Кількістю активних утворень (наприклад, плям) на диску Сонця: у максимумі активності їх більше.

5. У різні роки, залежно від активності Сонця, об’єм клітковини, яку нарощують дерева, буває більшим чи меншим. У дні, коли відбуваються сильні спалахи, у 1,5—2 рази збільшується кількість захворювань серцево-судинної системи (інфаркт міокарда, інсульт тощо) і кількість смертей з цієї причини. Відомо також про кореляцію між появою спалахів і зростанням кількості транспортних пригод.

§ 20. Зорі та їх класифікація

1. До головних характеристик зір відносять масу, радіус і світність.

2. За фізичними властивостями речовини у надрах всі відомі зорі поділяються на три основні групи: нормальні зорі, білі карлики й нейтронні зорі.

3. Послідовність спектральних класів Гарвардської класифікації відображає зміну температур зоряних фотосфер.

4. Діаграма Герцшпрунга—Рассела показує зв’язок двох зоряних параметрів — спектрального класу (температури) і світності (абсолютної зоряної величини)

5. Особливості спектрів, що лежать в основі поділу зір на класи світності, використовують для визначення абсолютних зоряних величин, а, отже, й відстаней до цих об’єктів (знаючи видиму й абсолютну зоряні величини зорі можна визначити до неї відстань).

§ 21. Подвійні, кратні та змінні зорі

1. Оптичні подвійні зорі — це видиме явище (близька проекція на небесну сферу двох далеких одна від одної зір). Фізичні подвійні зорі під дією взаємних сил тяжіння обертаються навколо спільного центра мас, утворюючи єдину динамічну систему.

2. На підставі фотометричних чи спектральних досліджень.

3. Зміщення спектральних ліній спостерігають у спектрі такої подвійної зорі, де один з компонентів дуже слабкий і його спектральних ліній не видно.

4. Важливість вивчення подвійних зір полягає в тому, що в таких системах можна визначити найважливіший параметр зорі — її масу.

5. Коливання блиску цефеїд пояснюють пульсаціями зовнішніх шарів зорі, внаслідок яких періодично змінюються їхні радіуси (приблизно на 10%).

§ 22. Утворення зір

1. З газопилових хмар.

2. Протозорю не видно, бо вона оточена непрозорим для видимого світла коконом з газу.

3. Модель зорі — це розрахована теоретично її внутрішня будова.

4. Конвективне ядро і зона променистого переносу енергії до поверхні зорі.

5. Прямі спостереження, метод транзитів (зі зменшення блиску зорі), метод променевих швидкостей (за ефектом Доплера).

§ 23. Кінцеві стадії еволюції зір

1. Маса. Що масивніше зоря, то менше часу вона перебуває на головній послідовності діаграми Герцшпрунга—Расслела.

2. Білі карлики, нейтронні зорі й чорні діри — це кінцеві етапи еволюції зір різної маси. У білі карлики перетворюються зорі сонячної маси, у нейтронні — зорі, маса ядра яких перевищує межу Чандрасекара, а в чорні діри — зорі з масою 20—100 мас Сонця.

3. Горизонт подій — просторова межа між подіями, які може фіксувати зовнішній спостерігач, і подіями, інформація про які не вийде назовні.

4. З водню (75%), гелію (23%), а також дейтерію, літію і берилію (2%).

5. Залізо має максимальну енергію зв’язку, а тому щоб створити з нього важчі ядра, потрібно затратити енергію. Цієї енергії у зорі немає.

§ 24. Міжзоряне середовище

1. Це випливало з відкриття поглинання (ослаблення) світла зір на шляху до земного спостерігача, спричинене дрібним пилом.

2. Роздвоєння Молочного Шляху від сузір’я Оріона до сузір’я Скорпіона є наслідком послаблення випромінювання зір, що відбувається у наслідок взаємодії електромагнітних хвиль (фотонів) з частинками пилу в міжзоряному середовищі.

3. Так, залежить. Від блакитних зір світло поглинається інтенсивніше, ніж від червоних.

4. Ця характеристика — розміри хмар (від 5 до 50 парсек). Вони такі великі, що всередину хмар не потрапляють ультрафіолетові промені (не відбувається іонізації атомів), унаслідок чого можуть утворюватись молекули.

5. Космічна частинка з енергією не менше 1013 еВ, влітаючи в атмосферу Землі, взаємодіє з ядрами елементів, що входять до складу повітря. Це спричиняє появу кількох мільярдів

елементарних частинок (явище «широка атмосферна злива»), які досягають поверхні Землі на площі поперечником до 1000 метрів.

§ 25. Будова Г алактики

1. Вивчати будову Галактики складно, бо ми перебуваємо всередині цієї зоряної системи — Сонячна система лежить в її площині.

2. Ядро з баром, балдж, диск, гало, корона.

3. З допомогою радіоспостережень розподілу хмар іонізованого водню у 50-х роках ХХ ст.

4. Зорі, що належать до двох типів, мають різний хімічний склад зоряних атмосфер. Це свідчить про те, що населення I типу значно молодше населення II типу.

5. Сонячна система міститься на відстані близько 9 кпк від центра Галактики. Період обертання Сонця навколо центра Галактики становить майже 230 мільйонів років, а швидкість руху 220 км/с. Наша планетна система нині перебуває в межах локальної міжзоряної хмари в Місцевому Пузирі.

§ 26. Розподіл речовини в Галактиці та її супутники

1. Зоряні скупчення (розсіяні та кулясті). Плеяди, Ясла.

2. Газ і пил.

3. У зоряних асоціаціях, що об’єднують молоді зорі, утворені з однієї газопилової хмари. Оскільки еволюція зорі (зокрема утворення хімічних елементів) залежить від маси зорі, то хімічний склад таких зір з часом буде різним, адже вони мають різні маси.

4. Кулясті скупчення зір — дуже старі утворення, що встигли відійти від центра й диска Галактики на великі відстані, тому їх спостерігають у різних ділянках неба.

5. Спільним у цих туманностей є те, що вони складаються з газу і пилу.

§ 27. Типи галактик

1. Бо були невідомі відстані на яких лежать ці об’єкти.

2. Туманність Андромеди у північній півкулі Землі та Велика і Мала Магелланові Хмари у південній півкулі.

3. За видимою формою.

4. Еліптичні галактики містьять головно старі зорі, спіральні містять газ, пил, старі і молоді зорі, неправильні — мають високий вміст газу і пилу.

5. Такі галактики — джерела колосальної енергії. Вона генерується внаслідок падіння речовини в надмасивну чорну двіру, яка лежить в центрі цих галактик.

§ 28. Великомасштабна структура Всесвіту

1. Що далі галактика від Землі, то з більшою швидкістю вона рухається.

2. На підставі виявлених зі спостережень зміщень спектральних ліній галактик у червону ділянку спектра

3. Вік Всесвіту визначають співзалежністю t = r/v = 1/H. З неї випливає, що значення t можна знайти, вимірявши швидкості віддалення галактик і відстані до них (або інакше — визначивши H, тобто сталу Габбла).

4. Молочний Шлях належить до Місцевої групи галактик. До неї також належать Туманність Андромеди й галактика в сузір’ї Трикутника.

5. Всесвіт має комірчасту структуру — складається з великих порожнин, що дотикаються одна до одної. Скупчення й надскупчення галактик, зібрані у волокнисті структури завдовжки в десятки мегапарсек, утворюють своєрідні стінки, які охоплюють ці порожнини.

§ 29. Всесвіт як ціле

I. Згідно з космологічним принципом наш Всесвіт однорідний та ізотропний. Однорідність полягає в тому, що вигляд Всесвіту в один і той самий момент часу не залежить від місця спостереження. Тобто вивчаючи Всесвіт з будь-якої його точки в один і той самий момент часу, ви отримаєте однакові результати. А ізотропність треба розуміти так, що властивості Всесвіту не залежать від напрямку, в якому його спостерігають. Всі напрямки у Всесвіті рівноправні. Тобто в цілому глобальні параметри Всесвіту однакові в усіх напрямках для будь-якого спостерігача, що перебуває в будь-якій його точці.

2. В космологічній моделі Айнштайна основне рівняння тяжіння пов’язує кривизну простору- часу з речовиною, що заповнює об’єм, який розглядають. Простір і час взаємозалежні, їх величини визначає розподіл гравітаційних сил у Всесвіті. А властивості Всесвіту як цілого зумовлені значенням середньої густини речовини у ньому та іншими параметрами. В космологічній моделі Ньютона: а) Всесвіт завжди був, є і буде незмінним, стаціонарним; б) простір і час абсолютні, метрично нескінченні, однорідні й ізотропні і не залежать від матеріальних об’єктів і процесів, що відбуваються у Всесвіті. Всесвіт безмежний у просторі й нескінченний у часі.

3. Моделі, які намагаються описати еволюцію Всесвіту як цілого, називають космологічними моделями.

4. Звичайний вибух відбувається в певну мить у певному місці простору і іноді буває грандіозним. До Великого Вибуху не було ні часу, ні простору. Простір і час з’явилися після цієї події, тому порівнювати їх не коректно.

5. Розширення Всесвіту, поширеність у Всесвіті легких елементів гелію і літію, космічне фонове (реліктове) випромінювання.

§ 30. Елементи сучасної космології

1. У проміжку часу t = 0 — 10-43 с відомі нині закони фізики не діють.

2. Це випромінювання, що відокремилось від речовини через 300 тис. років після Великого Вибуху.

3. Неоднорідності космічного мікрохвильового фонового випромінювання стали зародками галактик і галактичних скупчень

4. Через силу тяжіння утримує скупчення галактик і великі галактики як єдині системи.

5. Забезпечує прискорене розширення Всесвіту.

Частина 3. Космософія

§ 1. Вступ до наукової космософії

1. Космософія — це гармонія і мудрість. Гармонія і взаємозалежність між світом Землі і Космосом. Мудрість людства у використанні результатів пізнання довкілля та в діяльності задля збереження Землі і життя на ній.

2. Людина не просто живе у Всесвіті, а проявляє його через своє існування, оживляє його в собі — у своїй свідомості через свої помисли і дії. Тому вивчення Всесвіту — це водночас вивчення і пізнання людини, що є темою гуманітарних наук.

3. Як космічне середовище, так і поверхні та атмосфери інших планет Сонячної системи, несприятливі для життя земного типу. І землянам дуже важко (а може й неможливо) буде знайти прихисток у космосі за межами Землі.

4. Людина своєю діяльністю може так змінити довкілля, що «нова природа» не буде сумісною з людським життям. Тому людині в цьому сенсі треба бути мудрою.

5. Суть поняття астрономія в культурі полягає в тому, що не просто астрономічні знання чи астрономія як наука є складовими культури, а сама культура пронизана астрономічним змістом.

§ 2. Астрономія в стародавньому світі

1. Найдавнішими доказами інтересу людини до неба є малюнки астрономічного змісту, або «солярні знаки», які виявлено серед багатьох наскельних і печерних зображень епохи палеоліту.

2. Наукову цінність мають зафіксовані в китайських хроніках результати астрономічних спостережень періодичних явищ — затемнень Сонця і Місяця, появи комет. Це дозволяє «прив’язувати» історичні події до певного проміжку часу, адже моменти затемнень розраховані доволі точно для минулого часу. Спостереження комет, які досі існують, дозволяють, наприклад, визначати їхні періоди обертання наколо Сонця.

3. В основі календаря майя лежав сонячний тропічний рік.

4. Аристарх Самоський висловив ідею про рух Землі навколо Сонця, можливо, після того, як визначив відстань від Землі до Сонця в одиницях відстані Місяця.

5. Завершальним етапом розвитку астрономії у Стародавній Греції стала система світу Клавдія Птолемея, створена у ІІ ст. нашої ери.

§ 3. Розвиток астрономії в середні віки

1. Відомості, а також опис методів, які подають «Вашіштха-сиддханти» свідчать, що спеціальні спостереження виконували за часів нашої ери.

2. В Китаї відкрили прецесію та власний рух зір, обчислили з високою точністю тривалість драконічного місяця.

3. Квадрант, радіус дуги якого становив 40 м. Це дозволяло визначати координати світил з точністю до 13.

4. Ці знання проникли через арабів, які до кінця IX ст. захопили частину Європи.

5. Таблиці Реґіомонтана були обчислені на основі теорії Птолемея.

§ 4. Астрономія в XVI — XX століттях

1. Йоган Кеплер використав результати багаторічних спостережень положень планети Марс, які виконав данський астроном Тихо Браге.

2. Гори й рівнини на Місяці, обертання Сонця навколо власної осі, 4 супутники Юпітера.

3. Розвиток економіки, зокрема мореплавства. Паризька (заснована в 1667 р.) і Гринвіцька (поблизу Лондона), заснована в 1675 р.

4. Відстані до зір вдалося визначити на підставі вимірів їхніх річних паралаксів. Це в 1837 — 1839 рр. зробили В. Струве, Ф. Бессель і Т. Гендерсон.

5. В основі небесної механіки лежить закон всесвітнього тяжіння та класична механіка. Основою астрофізики є методи спектрального аналізу й астрофотографії.

§ 5. Перспективи розвитку астрономії

1. Розвиток сучасної астрономії залежить від нових, більших розмірами, ніж їхні попередники, телескопів.

2. Гігантський магелланів телескоп, Тридцятиметровий телескоп та Європейський надзвичайно великий телескоп.

3. Міжнародну віртуальну обсерваторію створено з метою об’єднання центрів астрономічних даних та обсерваторій на спільних стандартах обробки і зберігання даних, а також оперативного доступу до них науковців з будь-яких районів світу.

4. На підставі астрономічних досліджень, виконаних на межі ХХ—ХХІ століть, з’ясовано, що видима в телескопи матерія, становить не більше 5 відсотків від загальної кількості матерії нашого Всесвіту. Інші 95 % — це дві досі загадкові субстанції — темна матерія (близько 25%) і темна енергія (до 70%).

5. Створення докладної моделі Сонця, пояснення природи гамма-спалахів, пошук частинки — носія темної матерії.

§ 6. Уявлення про Всесвіт у Київській Русі

1. Серед практичних потреб доби Київської Русі, що сприяли посиленню інтересу до зоряного неба, було орієнтування з допомогою небесних світил під час сухопутних і морських походів.

2. Літописи, «Ізборник Святослава», «Вчення про числа» Кирика Новгородця.

3. Великий Віз, Борона, Дівка з відрами.

4. Назва Чумацький Шлях виникла в період чумакування, яке залишило помітний слід в історії України.

5. Здавна було помічено, що коли Плеяди вперше сходять уранці, то починається теплий період року, а коли вранці заходять — холодний період.

§ 7. Астрономія в Україні у XV —ХУІІІ ст.

1. Появу на межі XVI—XVII століть в Україні книжок астрономічного змісту стимулювало заснування навчальних закладів, які потребували підручників.

2. «Космографія» Йоанна Сакробоско, «Християнська топографія» Козьми Індикоплова.

3. «Космографія» викладала вчення Птолемея й Аристотеля про сферичну Землю та небесні сфери, а «Християнська топографія» — візантійські церковні уявлення про плоску Землю й небесні світила, рухомі ангелами.

4. Граматика, риторика, логіка (тривіум) та арифметика, геометрія, музика, астрономія (квадривіум).

5. Інокентій Ґізель, Теофан Прокопович.

§ 8. Перші астрономічні обсерваторії в України

1. Розвиток вищої освіти в Україні, що почався наприкінці XVI ст., привів до появи університетів, а разом з ними й до заснування університетських астрономічних обсерваторій.

2. Львівська, Київська, Одеська та Харківська астрономічні обсерваторії.

3. С.К. Всехсвятський (КАО), О.К. Кононович і В.П. Цесевич (ОАО), Б.П. Герасимович і М.П. Барабашов (ХАО).

4. Геодезичні вимірювання, астрометрія, астрофізика (зорі і галактики), фізика Сонця, фізика тіл Сонячної системи.

5. Для потреб Чорноморського флоту — забезпечення його точним часом і морехідними картами, налагодження навігаційних приладів та навчання штурманів астрономічним методам орієнтування.

§ 9. Астрономія в Національній академії наук України

1. Головна астрономічна обсерваторія в Києві. Її засновано в 1944 р. з ініціативи О.Я. Орлова.

2. Причина в тому, що київське зоряне небо не відповідає багатьом вимогам для виконання астрофізичних досліджень.

3. Полтавська гравіметрична обсерваторія Інституту геофізики НАН України імені С.І. Суботіна та Радіоастрономічний інститут.

4. Радіотелескоп УРТ-2 декаметрового діапазону.

5. Фізика Сонця, відкриття астероїдів, астрономічне приладобудування.

§ 10. Системи світу

1. Г еоцентричну систему світу створив Клавдій Птолемей у II ст. н. е. і виклав її опис у творі «Велика побудова», що став широковідомим під назвою «Альмагест».

2. Припущення про центральне положення Землі у Всесвіті. Його висловлювали попередники Птолемея Евдокс і Арістотель.

3. Геліоцентричну систему світу створив Микола Коперник, її виклад містила книга «Про обертання небесних сфер», що вийшла 1543 р.

4. Припущення про центральне положення Сонця у Всесвіті та рух Землі навколо нього. Його висловлювали в Стародавній Греції Філолай і Аристарх, а також Біруні та Микола Кузанський.

5. Джордано Бруно, Ґалілео Ґалілей, Йоганн Кеплер.

§ 11. Астрономія і наукова картина світу

1. Наукова картина світу — система загальних принципів, понять, законів і наочних уявлень, сформована на основі синтезу наукових знань.

2. Не тільки природничих, але також суспільних і технічних, бо НКС відображає наукову діяльність людини загалом.

3. Наукова картина світу історична, бо вона — синтез наукових звань, що відповідають конкретному історичному періоду розвитку людства.

4. Сучасна астрономія збагатила наукову картину світу поняттями темна матерія, темна енергія, антропний принцип.

5. Зміна наукової картини світу відбувається тоді, коли нова наукова ідея або теорія вступають у суперечність з усталеною картиною світу або з парадигмою науки.

§ 12. Астрономія і світогляд

1. Світоглядом називають систему принципів, поглядів, цінностей, ідеалів і переконань, що визначають як загальне розуміння світу та відношення до нього, так і життєві позиції, програми діяльності людей.

2. У складі світогляду вирізняють такі якісно різні елементи, як знання і переконання. Знання — це переважно змістовий компонент світогляду, а переконання дають йому ціннісне наповнення, визначають етичне й емоційне ставлення як до знань, так і до реальності.

3. Астрономічні знання допомагають людині відповідати на засадничі запитання про сенс її існування, місце в світі та світобудову загалом.

4. Причиною зародження астрології є намагання людини знайти глибокі зв’язки між небесними світилами і явищами та подіями, що відбуваються на Землі.

5. По-перше, багато людей мають низькі знання з астрономії, а по-друге, сила давньої традиції, яка досі приваблює своїми обіцянками завбачити майбутнє.

§ 13. Сучасні астрокосмічні міфи

1. Початком уфології вважають подію 24 червня 1946 р. коли пілот Кеннер Арнольд, за його словами, побачив дев’ять дископодібних об’єктів над горою Рейньер в штаті Вашингтон.

2. Часто за неопізнані об’єкти спиймають яскраві зорі, Місяць, планети, метеори, повітряні кулі, а також різні літальні апарати, чи, навіть, птахів або незвичної форми хмари.

3. Раз наука не може пояснити феномен НЛО, суспільна свідомість створила з нього сучасний міф. Він, як і його давні попередники, виник на тлі непізнаного, на бажанні знайти бодай якесь пояснення цій таємниці.

4. Суть міфу про планету Нібіру полягає в тому, що начебто ця планета рухається в напрямку Землі й має спричинити катастрофу.

5. Поширення астрокосмічних міфів базується на низькому освітньому рівні багатьох людей, а надто в галузі природничих наук.

§ 14. Міфи і легенди про Всесвіт

1. Всі стародавні народи мали культ поклоніння небесним світилам, бо уявляли їх надприродними створіннями.

2. Найдавніші міфи і легенди астрального змісту пов’язані з найяскравішими світилами зоряного неба — Сонцем, Місяцем і п’ятьма планетами.

3. Міфи і легенди Стародавньої Греції космологічного змісту лежать в основі культури нашої цивілізації. Героїв та сюжети цих міфів відображено в багатьох художніх і мистецьких творах.

4. Поняття «космос» (з грец. порядок, гармонія) позначало в Стародавній Греції Всесвіт з огляду на порядок і красу зоряного неба, що протистоїть хаосу, безладу.

5. Казка про яйце-райце, міфи про Сварога та міф про золоті речі, що впали на землю Скіфії з неба.

§ 15. Астрономічна картина Середньовіччя

1. В Індії астрономічні уявлення про світобудову спиралися на залишки давньої, доарійської, культури, давньогрецькі джерела, але головно на математичні та філософські роботи місцевих видатних вчених.

2. Модель світу «сюань» подавала уявлення про небо, як порожнечу без меж в якій незалежно рухаються кулясті Сонце, Місяць і п’ять планет. Рух світил відбувається під дією особливого вітру й цей рух можна вивчати з допомогою нерухомих зір, тобто на їхньому тлі, або відносно них.

3. В арабському світі домінували геоцентричні уявлення про світобудову.

4. Суть схоластики — пояснення і тлумачення давньогрецьких наукових праць зважаючи на релігійні погляди.

5. Всесвіт необмежений, будь-яке тіло не може бути центром Всесвіту, між земними і небесними тілами немає принципової різниці.

§ 16. Астрономія в культурі XVII — ХХ століть

1. Під астрономічними символами культури мають на увазі не просто астрономічні знаки (наприклад, позначення небесних світил чи сузір’їв), а все те, пов’язане з астрономією, що ввійшло в загальнокультурну скарбницю людської цивілізації, і що є значимим і ціннісним для всього людства. Ідеться про своєрідні астрономічні пам’ятки в культурі нашої цивілізації.

2. Образи зоряного неба та його світил у мистецтві (живопис, музика, скульптура), астрономічні знання про життя у Всесвіті, антропна картина світу.

3. Швидке проникнення в сьогодення елементів астрономічного знання в масову свідомість зумовлене процесом глобалізації, наявністю відповідних каналів поширення інформації (зокрема мережею Інтернет), а також очевидним існуванням суспільного запиту на «видовища».

4. Під популяризацією мають на увазі не спрощений, а доступний для розуміння людей, що не є фахівцями, виклад, пояснення того, що зроблено наукою.

5. Професійні астрономи, автори науково-популярних творів, астрономічні обсерваторії, планетарії.

§ 17. Життя у Всесвіті

1. Відносно стабільні кліматичні умови протягом тривалого періоду існування Землі зумовлені наявністю досить масивного Місяця, що стабілізує орієнтацію осі обертання планети, і планет- гігантів, зокрема Юпітера, що стабілізують її орбіту навколо Сонця.

2. Зона життя — це ділянки міжпланетного простору навколо Сонця, в якій на поверхні планети, що перебуває в цій зоні, вода може бути в трьох агрегатних станах: твердою, рідкою й газоподібною.

3. Згідно з сучасними уявленнями, Місяць своєю силою тяжіння стабілізує вісь обертання Землі, тому кут нахилу її осі мало коливається у просторі, що сприяє збереженню сталого клімату на планеті.

4. Програма SETI спрямована на реєстрацію сигналів від позаземних цивілізацій, їх декодування, виділення з них осмисленої інформації. Завдання програми METI інше — скласти послання, яке хай яка розвинена розумна істота не ототожнить з природним явищем, тобто сприйме його як послання від іншої розумної істоти.

5. Суть парадоксу Фермі зводиться до того, що, з одного боку, немає заперечень проти існування в нашій галактиці великої кількості розвинених цивілізацій, а з іншого боку,— відсутність у космосі видимих слідів діяльності позаземних цивілізацій, які за мільярди років мали б розселитися по всій Галактиці.

§ 18. Мультивсесвіт

1. Якби маса протона була на чверть відсотка більшою, ніж є, то в нашому всесвіті не було б водню — основного джерела енергії нормальних зір. Якби гравітація була в кілька разів меншою, у Всесвіті не було б ні зір, ні галактик, адже сила тяжіння була б замалою для їх формування із хмар водню. Якби навпаки, гравітаційна стала збільшилася в кілька разів, сила тяжіння була б завеликою й розширення Всесвіту швидко змінилось би на стискання, так що життя в ньому не встигло б розвинутись до високого рівня.

2. Існування людства свідчить про те, що закони Всесвіту цьому сприяють.

3. Антропний принцип знайшов пояснення в рамках ідеї про Мультивсесвіт. Серед величезної кількості всесвітів є окремі, придатні для життя. Розумні спостерігачі в таких всесвітах виявляють дивне тонке налаштування фізичних сталих.

4. До появи великої кількості всесвітів приводить явище космологічної інфляції, що. згідно з нинішніми уявленнями, одвічно діє в Універсумі.

5. Є спроби знайти прояви взаємодії нашого всесвіту з якимсь іншим на ранньому етапі розвитку з аналізу реліктового випромінювання.






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.