КУРС ЗАГАЛЬНОЇ АСТРОНОМІЇ - С. М. АНДРІЄВСЬКИЙ 2007

Вступ

3. Виникнення і розвиток астрономії

Певні астрономічні знання потрібні були людям від початку становлення цивілізації. Пастухам для того, щоб орієнтуватися у безкрайніх степах, визначати бодай приблизно час, коли можна переганяти стада і отари з рівнин у передгір'я і восени назад. Хліборобам — щоб знати, коли надходить пора сівби та інших рільничих робіт.

Стосувалося це також мешканців Давнього Єгипту, які заселяли береги ріки Ніл п'ять-сім тисяч років тому. Унаслідок випадання у верхів'ї Нілу дощів вода цієї могутньої ріки щороку виходила з берегів, перетворюючи велику площу в озеро (в околицях теперішнього Каїра вода підіймалася на 8 м). І траплялося це 4000 років до н. е. через сім днів після першої появи на ранковому небі зорі Сіріус (у 3500 р. до н. е. — через три дні, у 3000 р. одночасно; причиною такого зсуву є прецесія, про що див. далі). Однак, не знаючи причини, що призводила до розливу ріки, давні астрономи (це буди жреці) за спостереженнями зоряного неба могли попереджувати населення країни про момент настання повені.

Потрібного була астрономія і мореплавцям, хоча дуже тривалий час вони намагалися плавати так, щоб не втрачати з очей берега.

На світанку цивілізації в людей виникла потреба вимірювати час, мати певні методи його обліку. Так виникали календарі з добами, місяцями і роками. Ці одиниці лічби часу дала людям природа, бо ж тут було використано зміни дня й ночі, фаз Місяця і пір року. Проте і проміжок часу, за який Місяць змінює свої фази (29,53 доби), і тривалість так званого тропічного року, після якого Сонце займає таке ж положення на небі і повторюються пори року (365,2422 доби), неспівмірні з добою. Визначити справжню тривалість згаданого астрономічного прообразу календарної одиниці лічби часу було не так легко, особливо це стосується визначення тривалості тропічного року. Тому майже кожне плем'я в минулому мало свій власний календар. Усі ці календарі були явно недосконалими, бо треба було добирати таку кількість днів у місяці, у році, щоб за довгий проміжок часу утримувати початок календарного місяця або року на певній фазі Місяця чи на початку певного сезону. А отже, треба було вставляти дні або, навпаки, вилучати їх з лічби.

Певну роль у розвитку астрономії зіграла астрологія — псевдонаука, яка за положенням світил на небі, зокрема планет, намагалася прогнозувати долю окремої людини чи цілої держави в майбутньому. Колись життя людей було переповнене війнами, стихійними лихами, спустошливими пошестями, гинули сотні тисяч людей. Чому ж одного року в країні був мир і достаток, іншого — засуха, неврожай, голод і війна з сусідами? Відповідь на це питання, як здавалося давнім людям, можна було знайти на небі. Вона нібито залежить від того, де перебуває та чи інша планета. Не дивно, що ці світила майже у всіх народів мали імена богів; їх вважали «тлумачами» волі богів людям.

Для віщування долі певної людини астролог повинен був визначити, в якому сузір'ї була та чи інша планета в день народження цієї людини. Для цього потрібно було мати теоріго, яка б давала змогу обчислювати положення планет серед зір на десятки років наперед або назад. Тому в той час, коли інші природничі науки тільки зароджувалися, астрономи, завдяки працям давньогрецького вченого Гіппарха (II ст. до н. е.) і александрійського астронома Птолемея (II ст. до н. е.), ці завдання вже могли розв'язувати. Зауважимо, що таку теорію розроблено, виходячи з фальшивих уявлень про те, нібито Земля перебуває нерухомо в центрі світу. Так проявляється відносність руху.

Уже Гіппарх дійшов висновку, що в світі зір відбуваються певні зміни. I щоб полегшити наступним поколінням астрономів їх виявлення, він увів поняття зоряних величин: найяскравіші зорі назвав зорями першої величини, найслабкіші — шостої (відповідні позначення 1m та 6m). Списки зір

(зоряні каталоги), складені Гіппархом, Птолемеєм, а згодом і арабськими астрономами, зіграли важливу роль у подальшому розвитку уявлень про особливості будови нашої зоряної системи — Галактики (зокрема, за їхньою допомогою вдалося виявити власні рухи зір у просторі).

Справді революційною була публікація у 1543 р. праці видатного польського астронома Миколи Коперника (1473—1543), в якій він виклав свою геліоцентричну модель світу (від гр. γελιος — Сонце). Невдовзі Йоганн Кеплер (1571—1630), опрацювавши двадцятирічні спостереження датського астронома Тіхо Браге (1546—1601), сформулював три закони руху планет. Завдяки працям Ісаака Ньютона (1643-1727) розпочався розвиток небесної механіки, була створена теорія руху великих планет, а в 1846 р. на підставі математичних розрахунків французького астронома Урбена Левер'є (1811 — 1877) було відкрито планету Нептун.

Від часів італійського вченого Галілео Галілея (1564—1642), який першим сконструював телескоп-рефрактор і за його допомогою виявив супутники Юпітера, гори на Місяці, фази Венери, розклав Молочний Шлях на окремі зорі, за світилами спостерігають за допомогою телескопів, потужність яких невпинно зростає. Проте головним об'єктом вивчення була Сонячна система. Початок досліджень Галактики поклали праці англійського астронома Вільяма Гершеля (1738—1822).

Завдяки дослідженням Йозефа Фраунгофера (1787—1826), а згодом Густава Кірхгофа (1824—1887) та Роберта Бунзена (1811—1899) розроблено метод спектрального аналізу. З середини XIX ст. в астрономії використовують фотографію. Ці два методи включає в себе астрофізика. Уже в 1869 р. американський астрофізик Гомер Лейн (1819—1880) уперше оцінив температуру на поверхні Сонця, а дещо раніше (1863 р.) англієць Уільям Хеггінс (1824— 1910), дослідивши спектри понад 20 зір, виявив, що в зорях містяться ті ж хімічні елементи (водень, натрій, кальцій, магній і залізо), що й на Землі та Сонці. Тоді ж завдяки працям італійського астронома Анджело Секкі (1818—1878) розпочали систематизацію спектрів зір. На початку ХХ ст. здійснено класифікацію зір за їхніми спектрами, під кінець 40-х років з'ясовано природу джерел енергії зір та розраховано перші схеми їхньої еволюції.

У 1924 р. американський астроном Едвін Хаббл (1889—1953) довів, що так звані еліптичні та спіральні туманності насправді є позагалактичними об'єктами, такими ж, як і наша Галактика, зоряними системами; він перший їх класифікував. У 1929 р. він визначив, що цей світ галактик розширюється. З 1963 р. відомо, що в галактичному світі є потужні джерела радіовипромінювання — квазари. А з початку 80-х років розробляють теорію роздування Всесвіту на ранніх стадіях його розвитку.

Нез'ясованою залишалася проблема формування як галактик, так і зір, планет. У свій час німецький філософ Іммануїл Кант (1724—1804) висловився досить оптимістично: «Дайте мені матерію, і я збудую світ». У 1902 р. англійський астроном Джеймс Джинс (1877—1946) розробив критерій гравітаційної нестійкості, згідно з яким протяжні газово-пилові комплекси при певних співвідношеннях температури і густини в них розпадаються на окремі фрагменти, з яких у процесі гравітаційного стискування розпиленої речовини формуються галактики і зорі. Виявлене у 1965 р. реліктове радіовипромінювання засвідчило, що початковим у розвитку Всесвіту був стан надвисокої температури. Надшвидке роздування початково мікроскопічної вакуумної комірки виявляє себе у флуктуаціях температури згаданого випромінювання, а, отже, і густини речовини. Ці флуктуації виявлені в 1992 і пізніших роках за допомогою космічних місій COBE і WMAP, також — стратосферних станцій BOOMERanG і MAXIMA. їх аналіз підтвердив уже складені дещо раніше теоретичні уявлення щодо інших механізмів формування великомасштабних структур типу галактик та їх скупчень.

У наш час здійснюється синтез теорії тяжіння А. Ейнштейна із фізикою елементарних частинок, який вже є визначальною теоретичною концепцією сучасної космології. Все очевиднішим стає зв'язок макроскопічних властивостей Всесвіту з мікроскопічними властивостями вакууму й елементарних частинок.

Сказане вже знайшло певне підтвердження 1998 p., коли двома незалежними групами астрономів — завдяки реєстрації спалахів близько 80 наднових зір у найдальших галактиках — зроблено висновок: світ галактик розширюється із прискоренням. Тож мовиться про таку сутність вакууму як анти- гравітація — здатність розштовхувати звичну нам речовину. Тому-то крім уже згаданої темної матерії і введено поняття темної енергії. Саме із аналізу флуктуацій реліктового радіовипромінювання випливає: світної речовини у нашому Всесвіті лише близько 0,5 %, несвітної (але баріонної) — 3,5 %, екзотичної темної матерії, властивості якої поки що невідомі, — 23 %, темної енергії (переобчисленої в масу) — 73 %.






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.