Обзор главы из учебника Левитана по астрономии «§ 1. ПРЕДМЕТ АСТРОНОМИИ»
1. Что изучает астрономия? Эта наука посвящена изучению Вселенной. Термин «астрономия» происходит от двух древнегреческих слов: «астрон» — звезда и «номос» — закон.
Основное внимание астрономии уделяется изучению движения небесных тел, их природы, происхождения и развития. Во Вселенной небесные объекты объединяются в системы разной сложности. Примером является Солнечная система, где Солнце и планеты, включая Землю, образуют единое целое. Однако, в отличие от планет, Солнце излучает свет само по себе, будучи звездой этой системы.
Те звезды, которые можно увидеть невооруженным глазом, представляют лишь крошечную долю всех звезд в нашей Галактике. Помимо нашей, существует огромное количество других галактик. Свет от ближайших из них до нас идет миллионы лет.
Небесные тела находятся в постоянном движении, изменении и развитии. Планеты, звезды и галактики имеют свои собственные истории, часто измеряемые миллиардами лет.
Астрономия — одна из наиболее увлекательных и великолепных наук о природе. Она исследует не только настоящее, но и древнее прошлое окружающего нас космоса. Кроме того, она позволяет нарисовать научную картину будущего Вселенной.
2. Роль наблюдений в астрономии невозможно переоценить. Они представляют собой ключевой источник информации о небесных объектах, их характеристиках и явлениях во Вселенной. Для этого в различных странах созданы специализированные научные учреждения — астрономические обсерватории. В России наиболее известными из них являются Главная астрономическая обсерватория Российской Академии наук, расположенная в Пулкове (в Санкт-Петербурге), Специальная астрофизическая обсерватория (на Северном Кавказе) и Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга (в Москве).
Современные обсерватории оснащены крупными оптическими телескопами, представляющими собой высокотехнологичные и в значительной мере автоматизированные инструменты.
Телескоп расширяет угол обзора, позволяя рассмотреть детали поверхности близлежащих к Земле небесных объектов и воспринимать гораздо больше света, чем может воспринять человеческий глаз. Благодаря этому, через телескоп можно видеть те детали, которые недоступны невооруженному глазу, а также обнаруживать множество слабых звезд.
В астрономии для измерения расстояний между небесными объектами применяется угловая мера, образованная лучами, идущими из точки наблюдения к объектам. Это угловое расстояние измеряется в градусах и их долях. Невооруженным глазом две звезды видны как раздельные, если угловое расстояние между ними составляет не менее 1-2 минут. В крупных телескопах удается наблюдать даже те звезды, расстояние между которыми составляет сотые или даже тысячные доли секунды.
Существует несколько типов оптических телескопов, включая телескопы-рефракторы, телескопы-рефлекторы и зеркально-линзовые телескопы. Все они представляют собой инструменты с разной конструкцией, позволяющие собирать и анализировать свет от небесных объектов.
Телескопы не только используются для визуальных и фотографических наблюдений, но и применяются для высокоточных фотоэлектрических и спектральных наблюдений. Те, что предназначены для фотографирования, называются астрографами. Фотографические наблюдения обладают рядом преимуществ перед визуальными, включая документальность, моментальность, панорамность, интегральность и детальность изображения.
Сведения о температуре, химическом составе, магнитных полях и движении небесных тел получают из спектральных наблюдений. Спектральный анализ, основы которого вы изучите в курсе физики, имеет критическое значение для астрономии.
Важно отметить, что помимо видимого света, небесные тела излучают электромагнитные волны с разной длиной — от инфракрасного и ультрафиолетового излучения до рентгеновских лучей и гамма-лучей. Исследование этого излучения имеет большое значение для понимания многих аспектов Солнечной системы и других галактик.
Большая часть невидимого излучения небесных тел поглощается атмосферой Земли и не доходит до ее поверхности. Поэтому наземные наблюдения часто дополняются наблюдениями в космическом пространстве благодаря запуску искусственных спутников и орбитальных научных станций. Они позволяют исследовать небесные объекты во всех диапазонах длин волн и давать ценные научные результаты. Таким образом, астрономия превратилась из оптической науки во всеполюсную. Важно помнить, что школьные астрономические наблюдения, хоть и ограничены в масштабах, но не менее важны. Они позволяют ученикам начать осваивать основы астрономии и глубже понимать Вселенную.
3. Связь астрономии с другими науками и ее значение сложно переоценить. Современная астрономия представляет собой фундаментальную науку, тесно связанную с научно-техническим прогрессом. Это можно наглядно проиллюстрировать на примере астрофизики — ведущего раздела астрономии, изучающего природу небесных объектов. В прошлом нам было известно немного о них до появления фотографии и спектрального анализа. Сегодня астрофизика переживает свой расцвет благодаря комбинированным наблюдениям и вычислениям на электронно-вычислительных машинах.
Важную роль в астрономических исследованиях играет философская позиция ученых, необходимая для правильной интерпретации наблюдаемых объектов и явлений во Вселенной. Осмысление этих данных с учетом новейших достижений физики, математики, химии и других наук неотъемлемо для построения современной астрономической картины мира.
Но астрономия также активно способствует развитию других наук. Астрофизика, например, обогащает земную физику важной информацией о состоянии вещества в экстремальных условиях. Вселенная становится своеобразной физической лабораторией, позволяющей изучать вещество в условиях, непохожих на земные.
Решение задач небесной механики, изучающей законы движения небесных тел, способствовало развитию математики. Эти законы лежат в основе теории движения космических аппаратов. При расчетах космических траекторий учитываются силы тяготения различных небесных тел, а также физические условия на планетах.
Данные астрономии о строении и эволюции Вселенной, а также о месте человека в этой огромной системе, являются важной частью научного мировоззрения.
Нельзя забыть, что астрономия возникла из практических потребностей человека еще задолго до других наук. Наблюдения звезд использовались для ориентации в путешествиях, а астрономический календарь уже много тысячелетий согласуется с природой. Астрономические наблюдения продолжают быть важными для решения ряда практических задач, от измерения времени до создания точных карт.
Важность астрономии продолжает расти в свете освоения космоса. Изучение Луны и планет Солнечной системы позволяет нам лучше понять свою собственную планету. А в будущем, освоение космоса может привести к расширению среды обитания человека и решению экологических проблем. Астрономия становится неотъемлемой частью нашей жизни, и понимание ее базовых принципов необходимо для каждого человека.
