Тема 1.1. Астрономия, космос, Вселенная

Учебные материалы к уроку

 

---

Что изучает астрономия

Знания о светилах ночного неба зародились очень давно, истоки его относятся к каменному веку (VI тысячелетия до н. э.).

Человека всегда интересовал вопрос о том, как устроен окружающий мир, и какое место он в нем занимает. У большинства народов еще на заре цивилизации существовали космологические мифы (представление о том, как из хаоса возникает порядок, зарождается мир).

В самом начале цивилизации люди уже знали определенные закономерности, связанные с движением тел на небосводе; фазы Луны, периодичность смены дня и ночи и времен года и так далее. Сам факт того, что эти циклы имели некоторую устойчивость и закономерность, подтолкнули к созданию календаря и единиц времени.

Также древние заметили, что несмотря на то, что небесные тела сохраняют визуальную неподвижность, на самом деле они движутся по небосводу, что впоследствии привело к выводу о периодичности смены времен года.

Позже движения небесных тел стали связывать с событиями, происходящими в мире: войнами, неурожаями, болезнями и так далее, что привело к подъему астрономии и появлению такой псевдонауки, как астрология.

Шумеро-вавилонская астрономия

Одними из первых, кто создал полноценные астрономические таблицы, являлись жрецы древнего Шумера и Вавилона. Примерно во II тысячелетии до н.э. они создали первый лунный календарь, который постепенно усовершенствовался в течение следующего тысячелетия.

Также жрецы сумели высчитать длительность солнечного года, разделив его на 12 месяцев и 365 дней. Им удалось добиться значительных результатов в прогнозах затмений, а также открыть множество астрономических законов.

Астрономия Древнего Египта

Им было известно около 45 созвездий, а также именно они первые определили, что Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца.

Астрономия Древнего Китая

Древнекитайские астрономы с высокой точностью определили длительность календарного года в 365.25 суток, в XII веке до н.э. были построены первые обсерватории.

Природа, движение, развитие

Всё, что мы можем видеть и ощущать вокруг себя, весь мир, который доступен нам в ощущениях, и даже то, что в силу устройства наших органов чувств нами не ощущается (например, мы не можем слышать ультразвук и видеть рентгеновские лучи и т.п.) - всё это есть огромная, загадочная и невероятно труднопостижимая природа.

Природа нашего мира материальна, она вещественна. Природа находится в беспрерывном изменении, иными словами, она постоянно движется. Из этого свойства природы (движения) возникают такие категории бытия, как материя, пространство, время.

В философском понимании - движение - способ существования материи, без движения она не может существовать, а покой является всего лишь движением в равновесии.
Движение неуничтожимо и вечно.

Выделяют основные формы движения:

- физическое (механическое, тепловое, электромагнитное, гравитационное, атомное, ядерное);
- химическое (химические реакции, молекулярные изменения)
- биологическое (охватывает все жизненные процессы, например метаболизм)
- социальное (включает в себя процессы общественной жизни, а также мышления)
- географическое (пространственное перемещение)

С категорией движения неразрывно связана категория развития.

Развитие — это тип движения, связанный с переходом от одного качества, состояния к другому, от старого к новому. Развитие есть необратимое и закономерное изменение, в результате чего возникает новое состояние.

Источник любого развития - борьба и преодоление противоположностей.

Характеристики развития:
- качественные изменения
- количественные изменения.
- необратимость развития (рост, взросление)
- направленность развития (прогресс или регресс)

Закономерности развития:
- неравномерность
- неустойчивость
- сензитивность

На протяжении тысячелетий шло постепенное накопление сведений о явлениях, которые происходили вокруг человека. В процессе жизни человека оказалось, что изменениям в природе сопутствуют изменения вида звездного неба и видимого движения Солнца!

И стало понятно, что возможна и обратная связь: изменение вида звездного неба, например, предшествует наступлению какого-то явления. Высчитать наступление определенного времени года было необходимо для того, чтобы в срок провести сельскохозяйственные работы (посев, уборку урожая).

Часто это можно было сделать лишь применением календаря, составленного по многолетним наблюдениям положения и движения Солнца и Луны. Таким образом, необходимость регулярных наблюдений за небесными светилами была обусловлена практическими потребностями счета времени.

Строгая периодичность, свойственная движению небесных светил, лежит в основе счета времени, которые используются до сих пор, — сутки, месяц, год. Простое созерцание происходящих явлений и их наивное толкование постепенно сменялись попытками объяснения причин наблюдаемых явлений.

Когда в Древней Греции (VI в. до н. э.) началось развитие философии как науки о природе, астрономические знания стали неотъемлемой её частью.

Астрономия изучает происхождение, строение, движение и развитие небесных тел и их систем.

С самых древних времен астрономия и математика были тесно связаны между собой, и та и другая науки занимаются точными измерениями. Вы, вероятно, знаете, что в переводе с греческого название геометрии — означает «землемерие». Астрономические наблюдения и измерения начали проводиться весьма давно.

Вы никогда не задумывались: почему мы считаем, что в окружности 360º, а не больше или не меньше? Дело в том, что ставшее сегодня совершенно естествен-ным деление окружности на 360º имеет древнее астрономическое происхождение. Оно возникло тогда, когда считалось, что продолжительность года равна 360 суткам, а Солнце в своем движении вокруг Земли каждые сутки делает один шаг — поворачивается на 1º.

Астрономические наблюдения издавна позволяли людям ориентироваться в незнакомой местности и на море. Развитие астрономических методов определения координат в XV—XVII вв. было обусловлено развитием мореплавания и поисками новых торговых путей. Составление географических карт, уточнение формы и размеров Земли на долгое время стало одной из главных задач, которые решала практическая астрономия.

Искусство прокладывать путь по наблюдениям за небесными светилами, получившее название навигация, сначала использовалось в мореходном деле, затем в авиации, а теперь и в космонавтике.

Вопрос о положении Земли во Вселенной, о том, неподвижна она или движется вокруг Солнца, в XVI—XVII вв. приобрел важное значение как для астрономии, так и для миропонимания.

Астрономические наблюдения за движением небесных тел и необходимость заранее выделять их расположение сыграли важную роль в развитии не только математики, по и очень важного для практической деятельности человека раздела физики — механики.

Астрономия – исследует не только настоящее, но и далекое прошлое окружающего нас мегамира, а также создает научную картину будущего Вселенной. А общее представление о строении и эволюции Вселенной сейчас должен иметь каждый человек.

Структура и масштабы Вселенной.

Во Вселенной небесные тела образуют системы различной сложности. Например, наша родная звезда - Солнце и движущиеся вокруг него небесные тела составляют Солнечную систему. Земля – одна из ее планет. Отличие планет от звезд в том, что планеты светят отраженным светом, в то время как звезды – рождают свет; планеты – в основном твердые материальные объекты, а звезды – огромные газовые шары.

Звезды, видимые невооруженным глазом, составляют ничтожную долю, входящих в объединение звезд – звездный «остров» - галактику. Галактика, к которой принадлежит наше Солнце и Солнечная система называется Млечный Путь. Она хорошо видна ясной ночью как широкая светлая полоса из звезд, проходящая через весь небосклон.
Кроме Млечного Пути, существует множество других галактик.

Небесные тела находятся в непрерывном движении, изменении, развитии. Планеты, звезды и галактики имеют свою историю, нередко исчисляемую миллиардами лет.

Вы уже знаете, что наша Земля со своим спутником Луной, другие планеты и их спутники, кометы и малые планеты обращаются вокруг Солнца, что вес эти тела составляют Солнечную систему.

В свою очередь, Солнце и все другие звезды, видимые на небе, входят в Млечный Путь.
Самая близкая к Солнечной системе звезда находится так далеко, что свет, который распространяется со скоростью 300 000 км/с, летит от нее до Земли более четырех лет.

Звезды являются наиболее распространенным типом небесных тел, водной только нашей Галактике их насчитывается несколько сотен миллиардов. Площадь этой звездной системой, так велика, что свету потребуется 100 тыс. лет, что бы пересечь её из конца в конец.

Во Вселенной существует множество других галактик, подобных нашей. Именно расположение и движение галактик определяет строение и структуру Вселенной и целом.

Галактики очень далеки друг от друга. Невооруженным глазом мы можем видеть лишь три ближайшие к Солнечной системе: две — в Южном полушарии, а с территории России всего одну — галактику Андромеды.

Около 50 галактик объединены в т.н. «Местную группу» — гравитационно связанную общность.

Большинство галактик во Вселенной состоит именно в таких относительно небольших группах, которые, в свою очередь объединяются в сверхскопления. Млечный Путь и несколько соседних галактик составляют скопление с названием Ланиакея.

В свою очередь, рядом со скоплением Ланиакея находятся скопления Великий Аттрактор, Скопление Геркулеса и некоторые другие.

Сверхскопления и местные группы составляют структуру, напоминающую гигантскую паутину, в которой «нити» - это вещество, а темные области – пустоты (войды). От наиболее удаленных галактик свету с его колоссальной скоростью требуется около 13 млрд лет, что бы достигнуть Земли.

Вакуум космического пространства вовсе не означает пустоту! Всё это, как казалось бы, «пустое» пространство заполнено электромагнитным излучением, гравитационными и магнитными полями. К тому же между звездами в галактиках и между галактиками находится очень разреженное вещество в виде газа, пыли, отдельных молекул, атомарных ядер и элементарных частиц.

Значительная часть вещества звезд и галактик находится в таких условиях, создать которые в земных лабораториях просто невозможно. Здесь действуют ги-гантские температуры от минус 273º С в межзвездном пространстве (температура т.н. «абсолютного нуля») до сотен миллионов градусов в недрах звезд; а так же давление в сотни миллионов атмосфер, чудовищное электромагнитное напряжение, убийственная радиация и магнитные поля.

 

---

 

 

---