История развития астрономии: небольшой доклад

Небесные координаты

Система небесных координат используется в астрономии для описания положения световых лучей в небе или точек на воображаемой небесной сфере. Координаты световых лучей или точек определяются двумя угловыми величинами (или дугами), которые однозначно определяют положение объектов на небесной сфере. Таким образом, небесная система координат — это сферическая система координат, в которой третья координата — расстояние — часто неизвестна и не играет никакой роли.

Небесные системы координат
отличаются друг от друга выбором главной плоскости и началом обратного отсчета.
В зависимости от задачи может быть удобнее использовать ту или иную систему.
Наиболее часто используемые горизонтальные и экваториальные системы координат.
Менее распространены — эклиптика, галактика и другие.

Первая экваториальная система координат

В этой системе главной
плоскостью является плоскость небесного экватора. Одной из координат является
склонение δ (реже полярное расстояние p). Другая координата — часовой угол t.

Склонение δ светимости
называется дугой окружности склонения от небесного экватора к светимости, или
углом между плоскостью небесного экватора и направлением светимости. Отклонения
отсчитываются от 0° до +90° к северному полюсу мира и от 0° до -90° к южному
полюсу мира.

Полярное расстояние p
светимости называется дугой окружности склонения от северного полюса мира до светимости
или углом между осью мира и направлением светимости. Полярные расстояния
считаются от 0° до 180° от северного полюса до южного полюса мира.

Часовой угол t светильника — это дуга небесного экватора от высшей точки небесного экватора (т.е. точки пересечения небесного экватора с небесным меридианом) до окружности наклона светильника или двугранного угла между плоскостями небесного меридиана и окружностью наклона светильника. Часовые углы отсчитываются по отношению к суточному вращению небесной сферы, т.е. к западу от верхней точки небесного экватора, в пределах от 0° до 360° (в градусах) или от 0h до 24h (в часах). Иногда часовые углы отсчитываются от 0° до +180° (от 0ч до +12ч) на запад и от 0° до -180° (от 0ч до -12ч) на восток.

Столкновение с Землей

Изучать космические тела ребенок начинает еще в школе на уроках географии и астрономии. Но различия между астероидом и метеоритом знают далеко не все. Первые — это объекты, которые кружат в космическом пространстве. А вторые попадают в атмосферу планеты (метеоры) и падают на поверхность.

Некоторые метеориты оказали разрушительный эффект:

• Тунгусский;
• Гоба;
• Альенде.

Можно включить информацию о них в краткий реферат про астероиды. Тунгусский метеорит местные жители увидели за несколько секунд до взрыва. Еще несколько ночей после этого в небе стояли светящиеся облака. Но этот огненный шар не был зафиксирован, так как в 1908 году у местных жителей еще не было фотоаппаратов. Только через 19 лет ученые организовали первую экспедицию к месту падения метеорита. Но они не нашли никаких обломков или следов его столкновения с Землей.

Еще в период динозавров на планету упал метеорит Гоба. И только в 1920 году на своем участке его нашел один землевладелец. Этот объект сохранился до сих пор в качестве национального памятника. На него может посмотреть любой желающий.

В 1969 году с планетой столкнулся углистый метеорит Альенде массой 5 тонн. Это самый изученный объект на сегодня, его осколки разобрали несколько музеев. Астероид содержал минерал, который ранее не был изучен.

Астрофизические параметры Млечного Пути

Для того чтобы представить, как выглядит Млечный Путь в масштабах космоса, достаточно взглянуть на саму Вселенную и сравнить отдельные ее части. Наша галактика входит в подгруппу, которая в свою очередь является частью Местной группы, более крупного образования. Здесь наш космический мегаполис соседствует с галактиками Андромеда и Треугольника. Окружение троице составляют более 40 мелких галактик. Местная группа уже входит в состав еще более крупного образования и является частью сверхскопления Девы. Некоторые утверждают, что это только приблизительные предположения о том, где находится наша галактика. Масштабы образований настолько огромны, что все это представить практически невозможно. Сегодня мы знаем расстояние до ближайших соседствующих галактик. Другие объекты глубокого космоса находятся за пределами видимости. Только теоретически и математически допускается их существование.

Что касается обозримого мира, то сегодня имеется достаточно информации о том, как выглядит наша галактика. Существующая модель, а вместе с ней и карта Млечного Пути, составлена на основании математических расчетов, данных полученных в результате астрофизических наблюдений. Каждое космическое тело или фрагмент галактики занимает свое место. Это, как и во Вселенной, только в меньшем масштабе. Интересны астрофизические параметры нашего космического мегаполиса, а они впечатляют.

https://youtube.com/watch?v=QUmLohLA0uM

Наша галактика спирального типа с перемычкой, которую на звездных картах обозначают индексом SBbc. Диаметр галактического диска Млечного Пути составляет порядка 50-90 тысяч световых лет или 30 тысяч парсек. Для сравнения радиус галактики Андромеды равен 110 тыс. световых лет в масштабах Вселенной. Можно только представить насколько больше Млечного Пути наша соседка. Размеры же ближайших к Млечному Пути карликовых галактик в десятки раз меньше параметров нашей галактики. Магеллановы облака имеют диаметр всего 7-10 тыс. световых лет. В этом огромном звездном круговороте насчитывается порядка 200-400 миллиардов звезд. Эти звезды собраны в скопления и туманности. Значительная ее часть – это рукава Млечного Пути, в одном из которых находится наша солнечная система.

Все остальное — это темная материя, облака космического газа и пузыри, которые заполняют межзвездное пространство. Чем ближе к центру галактики, тем больше звезд, тем теснее становится космическое пространство. Наше Солнце располагается в области космоса, состоящем из более мелких космических объектов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга.

Масса Млечного Пути составляет 6х1042 кг, что в триллионы раз больше массы нашего Солнца. Практически все звезды, населяющие нашу звездную страну, расположены в плоскости одного диска, толщина которого составляет по разным оценкам 1000 световых лет. Узнать точную массу нашей галактики не представляется возможным, так как большая часть видимого спектра звезд, скрыта от нас рукавами Млечного Пути. К тому же неизвестна масса темной материи, которая занимает огромные межзвездные пространства.

Центр галактики имеет диаметр 1000 парсек и состоит из ядра с интересной последовательностью. Центр ядра имеет форму выпуклости, в которой сосредоточены крупнейшие звезды и скопление раскаленных газов. Именно эта область выделяет огромное количество энергии, которая по совокупности больше, чем излучают миллиарды звезд, входящие в состав галактики. Эта часть ядра самая активная и самая яркая часть галактики. По краям ядра имеется перемычка, которая является началом рукавов нашей галактики. Такой мостик возникает в результате колоссальной силы гравитации, вызванной стремительной скоростью вращения самой галактики.

Рассматривая центральную часть галактики, парадоксальным выглядит следующий факт. Ученые долгое время не могли понять, что находится в центре Млечного Пути. Оказывается, в самом центре звездной страны под названием Млечный Путь устроилась сверхмассивная черная дыра, диаметр которой составляет порядка 140 км. Именно туда и уходит большая часть энергии, выделяемой ядром галактики, именно в этой бездонной бездне растворяются и умирают звезды. Присутствие черной дыры в центре Млечного Пути свидетельствует о том, что все процессы образования во Вселенной, должны когда-то закончиться. Материя превратится в антиматерию и все повторится снова. Как будет себя вести это чудовище через миллионы и миллиарды лет, черная бездна молчит, что указывает на то, что процессы поглощения материи только набирают силу.

Вселенная и ее масштабы

Современная наука доказала, что Вселенная имеет свои границы. Ученые измеряют ее размер световыми годами и насчитывают их около 45.7 миллиардов. Если представить, что один световой год равен 10 триллионам километров, то попробуйте представить себе масштабы Вселенной.

Какие тела заполняют Вселенную

Вселенную наполняют различные небесные тела. Их еще называют космическими телами Вселенной. Среди них выделяют:

• астероиды.
• кометы;
• метеороиды;
• звезды;
• планеты;

Размеры небесных тел вселенского пространства могут быть как микроскопическими, так и гигантскими. Метеориты, астероиды и кометы относятся к малым телам Вселенной. Ученые продолжают  изучать небесные тела и открыли самое большое тело во Вселенной. Им стала звезда UY Scuti. Ее радиус в 1700 раз превышает радиус Солнца. 

Познакомимся поближе с небесными телами и определим их характеристики.

Астероиды – это глыбы из камня, которые образуют астероидный пояс. Он находится между орбитами Юпитера и Марса. Форма у астероидов неправильная, диаметр тел начинается от 30 метров и может достигать десятки километров. На данный момент ученые открыли более 97 853 768 этих малых космических тел Вселенной. Движение астероидов происходит по орбите вокруг Солнца.

Кометы – состоят из твердого ядра. Приближаясь к Солнцу, ядро начинает нагреваться и происходит испарение веществ, из которых оно состоит. В результате этого происходит образование газовой оболочки, а потом возникает хвост. По мере удаления от Солнца хвост и оболочка исчезают. Изредка кометы можно наблюдать невооруженным взглядом. Последней кометой, которая за последние 7 лет четко просматривалась на ночном небе, была C/2020 F3 NEOWISE. Это произошло в июле 2020 года. В основном же эти небесные тела ученые изучают с помощью телескопа.

Метеороиды – твердые небесные тела, размер которых больше атома, но меньше астероида. Они могут быть как первичными объектами, так и представлять собой фрагменты космических объектов, причем не только астероидов. Небесные тела, попавшие в атмосферу, называют метеорами. К ним относят осколки комет или астероидов.

Часть метеороида, достигшая земной поверхности, принято называть метеоритом. Другими словами, метеорит – это любое тело космического происхождения, упавшее на поверхность другого небесного объекта.

После падения метеориты оставляют след – кратер. На сегодняшний день крупнейший кратер Уилкса имеет диаметр 500 км.

Кратер от метеорита 

Звезды – свет и тепло исходит от этих небесных тел. Они представляют собой массивные шары, состоящие из газа. Ближайшая звезда к Земле – Солнце. На ночном небе при отсутствии облаков можно наблюдать самые разные звезды. Их значение оценили еще наши предки. Эти «мерцающие точки» помогали ориентироваться в пространстве, о них часто писали в мифах и религиозных историях. Еще в древности, люди, не имеющие никакой техники, видели в звездах образы самых различных существ. Так начали выделять созвездия. На сегодняшний день их насчитывается 88, 12 из которых являются зодиакальными. 

Планеты – достаточно большие шарообразные объекты, вращающиеся вокруг Солнца по определенной оси и не являющиеся спутником другого космического тела. В Солнечной системе 8 планет:

• Меркурий;
• Венера;
• Земля;
• Марс;
• Юпитер;
• Сатурн;
• Уран;
• Нептун.

Средние века

На смену любопытных греков, римлян и египтян пришли варвары и мусульмане, которые опосредованно вызвали деградацию науки в средние века.

В Европе наука была фактически уничтожена религией. Но полностью не заставишь людей перестать думать. И все равно находились исследователи и ученые. Они были вынуждены подгонять свои наблюдения под точку зрения, которой придерживалась церковь. Это ограничивало развитие, но оно все же шло.

Другое дело в исламских странах. Из-за удачного географического расположения, они не только отрезали Европу от древних цивилизаций, но и сами стали их преемниками.

Сначала наука просто переводила на арабский язык все то, что написали греки, египтяне, индусы и другие народности, которые ранее жили на этих территориях. А на основе их знаний развивали свои по математике, физике, астрономии и других.

Арабам мы обязаны первыми обсерваториями, созданием первой системы астрономических постоянных и инструментарию. Они достаточно точно просчитали многие расстояния и углы наклона, которые непрофессионалу мало что скажут. Но эти данные использовались вплоть до Нового времени.

Изучение Солнечной системы

Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет. 

В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями. 

Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик. 

Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.

В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения. 

В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун. 

В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы. 

В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну. 

В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году. 

В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.

Легенда о Большой и Малой Медведицах

У многих созвездий есть легенды. Давным-давно у царя Ликаона, правившего страной Аркадией, была дочь по имени Каллисто. Красота ее была столь необыкновенной, что она рискнула соперничать с Герой – богиней и супругой всемогущего верховного бога Зевса. Ревнивая Гера отомстила Каллисто, превратив ее в безобразную медведицу. Когда сын Каллисто, юный Аркад, возвратившись с охоты, увидел у дверей своего дома дикого зверя, он, ничего не подозревая, чуть не убил свою мать-медведицу. Этому помешал Зевс: он удержал руку Аркада, а Каллисто навсегда взял к себе на небо, превратив в красивое созвездие – Большую Медведицу. Любимая собака Каллисто была превращена в Малую Медведицу. Не остался на Земле и Аркад: Зевс превратил его в созвездие Волопаса (рис. 18), обреченного навеки стеречь в небесах свою мать. Главная звезда этого созвездия называется Арктур, что означает «страж медведицы». Большая и Малая Медведицы являются незаходящими созвездиями, наиболее заметными на северном небе (рис. 16–17).

Существует и другая легенда об околополярных созвездиях. Опасаясь злого бога Кроноса, который пожирал младенцев, мать Зевса Рея спрятала своего новорожденного в пещере, где его вскармливали, кроме козы Амалтеи, две медведицы – Мелисса и Гелика, впоследствии помещенные за это на небо.

Рис. 16. Созвездие Большой Медведицы ()

Рис. 17. Созвездие Малой Медведицы (

)

Рис. 18. Созвездие Волопаса (

)

Первое открытие

В сообщении об астероидах стоит упомянуть, как они были открыты. Первого января 1861 года Джузеппе Пиацци обнаружил неизвестное космическое тело. Астроном собирался наблюдать за одной из звезд зодиакального каталога, но увидел рядом с ней объект, напоминающий комету. Сначала ученые приняли его за новую планету и постарались кратко описать.

Целый год астрономы исследовали это тело и пытались доказать, что открыли нечто новое. А вскоре они обнаружили еще несколько подобных объектов рядом с первым. Тогда ученые поняли, что это не планеты и не кометы.

Дискуссии продолжались десятилетиями. И только в 2006 году ученые получили ответ на свой вопрос о происхождении неизвестного объекта. Астероид назвали Церерой и поняли, что вокруг Солнца кружат небольшие тела. Но по их орбитам могут летать и другие объекты.

Задачи астрономии

Как и любая другая наука, астрономия преследует свои цели и задачи.

Сейчас выделяют три главные задачи:
1) изучение положений и движения небесных тел, а также определение их форм и размеров;
2) изучение строения и структуры небесных тел;
3) исследование образования, развития и будущего небесных тел.

Раньше астрономия больше основывалась на философских взглядах. Теперь же, с развитием технологий это более точная наука. Безусловно, сегодня она тесно переплетается с математикой, физикой, химией и биологией. Несомненно, философия также не исключена из основ астрономии.

В чём состоит основная цель астрономии? Вероятно, что вы уже поняли её. Указанная нами фундаментальная наука нацелена на изучение и исследование явлений и объектов Вселенной. Разумеется, для того, чтобы понять саму суть Вселенной. Узнать структуру и особенности. Человечество мечтает постичь её тайны и загадки. Учёные пытаются объяснить, как всё образовалось. Более того, все хотят выяснить, что нас ждёт в будущем. Доискаться до истины и получить истинное представление о мире.

Благодаря астрономии мы уже многое узнали. В дальнейшем, можно с уверенностью сказать, нас ждёт еще много нового. Ведь прогресс не стоит на месте. Без сомнения, наука развивалась, развивается и будет развиваться.А пока, до скорых встреч!

Какие бывают?

Существуют обсерватории узкого назначения, например, для наблюдения за Солнцем или для сопровождения наблюдений, проводимых космонавтами. При наблюдении с поверхности Земли невозможно зарегистрировать лучи ультрафиолетового, инфракрасного, гамма и других видов космического происхождения. Для работы с ними телескопы начали запускать в космос, каждый из них представляет собой отдельную обсерваторию. Так ученые смогли шагнуть в эру изучение внеатмосферной астрономии, то есть преодолеть ограничения, накладываемые атмосферой.

Рассмотрим типы обсерваторий:

• инфракрасные. Изучают данный спектр излучения в космосе, обрабатывают и передают данные земным ученым. Первый такой телескоп с остальным необходимым оборудованием устремился в космические дали в 1983 году, его создали специалисты из США и Европы в рамках проекта IRAS. Подобная аппаратура всегда присутствует на межпланетных станциях;
• ультрафиолетовые. Озоновый слой нашей планеты поглощает ультрафиолетовое излучение нашего Солнца и других звезд, поэтому для их изучения тоже нужно вывести оборудование в космос;
• рентгеновские. Позволяют исследователям узнать о мощных процессах, происходящих в космическом пространстве. Детекторы, которые фиксируют изменения, простые и легкие относительно других устройств. Их можно использовать в верхних слоях атмосферы Земли и в открытом космосе;
• гамма-обсерватории. Использует методики, схожие с рентгеновскими, но у них есть особенность: они точнее представляют информацию о том, что происходит внутри атомных ядер, лучше анализируют преобразования элементарных частиц.

Какова причина создания космических обсерваторий, их совершенствования, внедрения новых методик? Это не просто научный интерес, есть практическое значение: понимая, что происходит в космосе, мы узнаем больше о своей планете.

Популярные темы сообщений

• Почему надо беречь воду

  Вода нас окружает повсюду. В речке, озерах, море, в тумане, в дожде и даже в кране. Сложно представить, что бы произошло, если б исчезла вода. От воды зависит жизнь на нашей планете, а значит без нее исчезло б все живое, погибли люди, растения, животные.

• Кислород

  Кислород – элемент 16 группы периодической таблицы Менделеева, обозначаемый буквой O. Он входит в семейство халькогенов, к которому относят также серу селен, теллур и полоний. Слово халькоген происходит от греческого chalkos, что означает «руда».

• Нарцисс

  Кто такой нарцисс? Нарцисс – это красивый цветок, которого выращивают уже очень много веков. Он прорастает из маленькой луковички и радует глаз своими жёлтыми или белыми цветами.

Звезды с кислородной атмосферой

У некоторых звезд есть атмосфера?

Звезда SDSSJ124043.01+671034.68 («Докс», как ее называют коротко) похожа на любую другую звезду, за несколькими но: ее название трудно выговорить и ее внешний слой на 99,9% состоит из кислорода. Эта невероятная звезда — белый карлик — уникальна в нашем каталоге из 4,5 миллионов звезд, включая 32 000 подтвержденных белых карликов.

Примечательно также история ее открытия. Выискивая примечательные звезды, ученые изучают спектральные графики, которые отражают элементный состав звезды. К сожалению, странность — это человеческое понятие, поэтому выявлять странности приходится на глаз, машинам доверить нельзя. Конкретно этот случай подметил студент Густаво Орики, который просмотрел примерно 300 000 спектральных диаграмм, по несколько тысяч за день, прежде чем нашел «Докс».

Как правило, белые карлики покрыты легкими летучими элементами, которые производится в течение жизненного цикла звезды. Но «Докс» каким-то образом окружила себя пушистым саваном и приобрела атмосферу практически чистого кислорода, приправленного небольшой щепоткой других элементов, вроде неона и магния.

Ученые понятия не имеют, как это произошло, но предполагают, что когда-то «Докс» была компаньоном красного гиганта. Он передавал вещество в форме сверхгорячего газа своей звездной супруги, пока «Докс» не съела слишком много, крышка не взорвалась и весь легкий материал не отправился в глубокий космос.

Галактическая система координат

В этой системе главной
плоскостью является плоскость нашей галактики. Одна координата — галактическая
широта b, а другая — галактическая долгота l.

Галактическая широта b лампы — это дуга галактической широты от эклиптики до лампы или угол между плоскостью галактического экватора и направлением лампы.

Галактические широты отсчитываются
от 0° до +90° до галактического северного полюса и от 0° до -90° до
галактического южного полюса.

Светимость галактического свечения — это дуга галактического экватора от точки отсчета С до светового круга галактической широты, или угол между направлением точки отсчета С и плоскостью светового круга галактической широты. Галактические долготы при взгляде с северного галактического полюса против часовой стрелки, т.е. к востоку от точки отсчета С в пределах от 0° до 360°.

Отправная точка C близка к направлению
Галактического центра, но не совпадает с ним, так как последний расположен
примерно в 1° южнее Галактического экватора из-за низкой возвышенности
Солнечной системы над плоскостью Галактического диска. Отправная точка С
выбрана таким образом, что пересечение галактического и небесного экватора с
прямым восхождением на 280° имеет галактическую долготу 32.93192° (эпоха 2000
года).

Координаты опорной точки С
для эпохи 2000 года в экваториальной системе координат составляют