Астрономия

Введение

Что такое астрономия

Астрономия — наука о движении, строении и развитии небесных тел и их систем, вплоть до Вселенной в целом. Астрономия изучает Солнце, планеты Солнечной системы и их спутники, астероиды, кометы, метеориты, межпланетное вещество, звёзды и внесолнечные планеты, туманности, межзвёздное вещество, галактики и их скопления, пульсары, квазары, чёрные дыры и многое другое.

Сам термин «Астрономия» (от древнегреческого ἀστρονομία) образован из слов «астрон» (ἄστρον), «звезда» и «номос» (νόμος), «закон» или «культура», и дословно означает «Закон звёзд» (или «культура звёзд», в зависимости от перевода).

Древность, использование

Астрономия является одной из древнейших наук. Доисторические культуры оставили после себя такие астрономические артефакты как древнеегипетские монументы и Стоунхендж. А первые цивилизации вавилонян, греков, китайцев, индийцев и майя уже в своё время проводили методические наблюдения ночного небосвода. После изобретения телескопа, развитие астрономии, как современной науки, было значительно ускорено. Исторически, астрономия включала в себя астрометрию, навигацию по звёздам, наблюдательную астрономию, создание календарей, и даже астрологию.

Современная астрономия используется для определения точного времени и географических координат (системы GPS, Глонасс, Galileo), помогает исследованию космического пространства и изучению Земли из космоса.

Место в системе наук

В настоящее время астрономия относится к естественным наукам.

Задачи астрономии

Основными задачами астрономии являются:

1. Изучение видимых, а затем и действительных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы.
2. Изучение строения небесных тел, исследование химического состава и физических свойств вещества в них.
3. Решение проблем происхождения и развития отдельных небесных тел и образуемых ими систем.
4. Изучение наиболее общих свойств Вселенной, построение теории наблюдаемой части Вселенной — Метагалактики.

Первая задача решается путём длительных наблюдений, а также на основе законов механики.

Решение второй задачи стало возможным в связи с появлением спектрального анализа и фотографии. Изучение физических свойств небесных тел началось во второй половине XIX века, а основных проблем — лишь в последние годы.

В настоящее время ещё недостаточно данных для точного описания процесса происхождения и развития небесных тел и их систем. Поэтому знания в области третьей задачи ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.

Для решения четвёртой задачи необходимо создание общей физической теории, способной описывать состояние вещества и физические процессы при предельных значениях плотности, температуры, давления, а также наблюдательные данные в областях Вселенной, находящихся на расстояниях в несколько миллиардов световых лет.

Структура астрономии

Современная астрономия делится на ряд разделов, которые тесно связаны между собой.

Главнейшими разделами астрономии являются три раздела, решающих первую задачу астрономии (исследование движения небесных тел). И их часто называют классической астрономией.

• Астрометрия — изучает и измеряет видимые положения и движения светил.
• Теоретическая астрономия — решает задачи определения орбит небесных тел их видимых положений.
• Небесная механика — изучает законы движений небесных тел.

Следующие три раздела, решающие вопросы второй задачи астрономии (строение небесных тел), это:

• Астрофизика — изучает строение, физические свойства и химический состав небесных объектов.
• Звёздная астрономия изучает закономерности пространственного распределения и движения звёзд, звёздных систем и межзвёздной материи.
• Космохимия — изучает химический состав космических тел.

Третью задачу (происхождение и эволюция небесных тел) решают:

• Космогония — рассматривает вопросы происхождения и эволюции небесных тел, в том числе и нашей Земли.
• Космология — изучает общие закономерности строения и развития Вселенной.

Дополнительным разделом является:

• Археоастрономия — изучает астрономические познания древних людей и помогает датировать древние сооружения.

Космология

Космология - это наука, изучающая структуру Вселенной, её происхождение и состав. Что такое Вселенная? Вселенная - понятие, не имеющее определённо сформулированного значения. В космологии Вселенной называют пространство, в котором находятся галактики. Область, доступная для наблюдения человечеству - Наблюдаемая Вселенная. Из чего состоит Вселенная? Состав Вселенной в классической механике описать невозможно - Вселенная уникальна, она ни с чем не может взаимодейстовать, это - грубо говоря, "всё". Вследствии чего, отпадают понятия классификации, такие как масса, форма и размер. Однако, с точки зрения термодинамики описать Вселенную можно - у Вселенной есть температура, плотность, давление, химический состав. Вселенная - это не газ. На крупных масштабах предстоит столкнуться с расширением Вселенной и реликтовым тепловым излучением. Природа расширения - гравитационное взаимодействие объектов во Вселенной, природа реликтового излучения - это отделение света Большого взрыва от материи. Структура Вселенной (объекты) Вселенная состоит из огромных скоплений галактик. По размеру, галактическое строение Вселенной можно подразделить на - гал. нити, большие сверхскопления (с диаметром 500-520 св.л.) и малые сверхскопления, скопления и группы. Гал. нити - это нитевидные структуры из галактик, связанные гравитацией тёмной материи. Сверхскопления - это группы групп и скоплений галактик. Происхождение Вселенной Существует много теорий, объясняющие происхождение всей Вселенной. По большей части приянта теория Большого взрыва. Она заключается в том, что сначала Вселенная находилась в состоянии космологической сингулярности с бесконечной плотностью. Вызванная в сингулярности флуктуация заставила её взорваться и положить начало Вселенной. В первые секунды Большого взрыва была самая большая температура за всё время существования Вселенной.

Общеобразовательные темы

Звёзды и созвездия

В безлунную ночь за пределами городов и их ночного освещения в небе хорошо видны звёзды. Всего невооружённым взглядом на небе можно разглядеть около 3 тысяч звёзд.

Самые яркие звёзды в небе располагаются не бессистемно, а в виде хорошо узнаваемых фигур, которые люди выделили в созвездия тысячелетия тому назад.

Созвездиями в современной астрономии называют участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. Всего известно 88 созвездий, на которые разделена небесная сфера.

Многие созвездия имеют свои названия с глубокой древности. Названия некоторых созвездий берут начало из греческой мифологии: Персей, Андромеда, Орион. Другие названы в честь животных: Рак, Лев, Скорпион. Некоторые созвездия названы по геометрическим фигурам, которые они напоминают: Стрела, Треугольник.

• 

  Большая Медведица

• 

  Орион

• 

  Южный Крест

• 

  Дева

Зодиак — это пояс на небесной сфере, простирающийся на 9° в обе стороны от эклиптики. По зодиаку проходят видимые пути Солнца, Луны и планет. Зодиак проходит через 13 созвездий, однако зодиакальный круг делится на 12 равных частей, каждая из 30° дуг обозначается знаком зодиака, символом соответствующего зодиакального созвездия; при этом созвездию Змееносца никакой знак зодиака не соответствует. Зодиакальные созвездия: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы.

Созвездия на небосклоне определяют в виде фигур на звёздной карте. Самые яркие звёзды обозначают буквами греческого алфавита по мере убывания их яркости. Например, Бетельгейзе — это α Ориона, Денебола — это β Льва.

В настоящее время составлены подробные каталоги, в которые включены несколько миллионов звёзд. В этих каталогах астрономы описали их точное положение, спектр и приходящий от них свет.

Яркость и цвет звёзд

Все звёзды во Вселенной различаются между собой яркостью и цветом. Цвет зависит от температуры - чем меньше, тем более тёплые цвета имеют звёзды, и, собственно, чем больше, тем более холодные цвета имеют звёзды. Голубые и очень яркие звёзды - гиганты, но бывают исключения. Звёзды маленьких размеров называются карликами, и подразделяются по цветам - красный карлик, жёлтый карлик и оранжевый карлик. Также существуют белый, голубой и чёрные карлики, первый представляет собой компактный объект, возникший после "смерти" звёзд, а вторые - лишь теоретические. Также, существуют спектральные классы звёзд, которые вычисляются по массе и температуре звезды.

Планеты

Планеты - небесные тела, которые вращаются вокруг звёзд и имеют округлую форму вследствие своей массы. Внесолнечные планеты также называются экзопланетами. Планеты образуются из реакций в протопланетном диске, а конкретно из планетезималей - "заготовок" для планет. Схема образования планеты такова: планетезимали сталкиваются между собой, образуя единое тело. В это тело влетают другие планетезимали, вследствие чего тело приобретает всё больше массы. В один момент объём массы становится достаточен, чтобы приобрести округлую форму. Далее, после расформирования протопланетных дисков, планеты начинают приобретать новые элементы, такие как атмосферу. Формирование составных элементов зависит от расстояния планеты до звезды - чем ближе планета, тем больше на ней температура и тем больше горячих материалов. Чем дальше, тем меньше на ней температура и больше льда. Практически всегда дальними планетами являются газовыми гигантами (очень далёкие - ледяные гигантами). Если планета лежит в зоне обитаемости, то на ней может сформироваться вода и начать развиваться жизнь.

Солнечная система

Солнечная система - название планетной системы, в которой находится Земля и другие планеты. Солнечная система состоит из: 8 планет, 5 карликовых планет, около миллиона астероидов и малых тел. Также, есть кометы - их месторождение предположительно находится в гипотетическом Облаке Оорта - месте зарождения долгопериодических комет. Самый далёкий объект в Солнечной системе - астероид FarFarOut. Земля входит в планеты земной группы, остальные - Меркурий, Венера и Марс, также входят в эту группу.

Строение и эволюция Вселенной

Вселенная - это общее название для всего межгалактического пространства. Во Вселенной находится всё, что известно нам - галактики, звёзды, планеты и т.д. Точный размер всей Вселенной пока неизвестны, так как мы не видим её полностью из-за различных феноменов. Всё, что мы знаем в данный момент, находится в Метагалактике - области, доступной для наблюдений. Состав Вселенной, согласно модели Лямбда-CDM таков: 70% - Тёмная энергия 25% - Тёмная материя 4% - Водород и гелий 0.803% - нейтрино, звёзды и тяжёлые элементы. В крупномасштабной структуре Вселенной есть галактические нити, которые состоят из сверхскоплений и комплексов сверхскоплений галактик. Эволюция Вселенной на данный момент лишь гипотетическая, узнать точное возникновение Вселенной пока невозможно. Принятая теория Большого взрыва гласит о том, что вся Вселенная возникла из космологической сингулярности, "точки". Эта точка, вследствие флуктуаций, взорвалась и дала начало Вселенной. Сначала были лишь элементарные частицы, потом началась рекомбинация, далее начались уже формирования гипотетических квазизвёзд и других объектов. С момента взрыва и сегодняшнего дня прошло 13 млрд лет.

Литература

• Кононович Э. В., Мороз В. И. Общий курс Астрономии / Под ред. Иванова В. В.. — 2-е изд. — М.: Едиториал УРСС, 2004. — 544 с. — (Классический университетский учебник). — ISBN 5-354-00866-2Шаблон:V