Астрономія (від грецького «астрон» зоря, «номос» закон) наука про небесні світила, про закони їхнього руху, будови і розвитку, а також про будову і

Астрономія Астрономія (від грецького «астрон» - зоря, «номос» - закон) – наука про небесні світила, про закони їхнього руху, будови і розвитку, а також про будову і розвиток Всесвіту в цілому. Астрономія вивчає всю сукупність небесних тіл: планети та їх супутники, комети і метеорні тіла, Сонце, зорі, зоряні скупчення, туманності галактики, а також речовини та поля, які заповнюють простір між світилами. В основі природознавчих наук лежить експеримент, то в основі астрономії – спостереження. Сучасна астрономія утримується на трьох китах: світло сприймальна техніка (телескоп); сукупність законів, ідей і методів теоретичної фізики, розроблених за останні триста років; різноманітний математичний апарат у поєднанні з можливостями сучасної обчислювальної техніки. Сучасна астрономія поділяється на понад десять окремих дисциплін. Так, астрометрія розробляє методи вимірювання положень небесних світил і кутових відстаней між ними, вона також розв’язує проблеми вимірювання часу. Небесна механіка з’ясовує динаміку руху небесних світил. Астрофізика вивчає фізичну природу, хімічний склад і внутрішню будову зір. Зоряна астрономія досліджує будову нашої Галактики та інших зоряних систем. Питанням походження і розвитку небесних тіл займається космогонія, а розвитком Всесвіту в цілому – космологія (від грецького «космос» - всесвіт, «гоне» - походження, «логос» - вчення). Астрономія – одна з найдавніших наук. Так, за три тисячі років до нової ери єгипетські жерці за першою ранковою появою найяскравішої зірки земного зоряного неба Сіріусу визначали час розливу річки Ніл. У стародавньому Китаї за 2000 тисячі років до нової ери астрономи передбачали час сонячних та місячних затемнень. Такі знання дозволяли їм передбачати час повіней у річках стародавнього Китаю. Можна відмітити 3 причини, які обумовили та стимулювали розвиток астрономії: 1. потреба людей: а) знати чергування темних та світлих ночей, а це вимагало спостережень за зміною фаз місяця; б) потреби орієнтації на Землі. Напрямок схід сонця та напрямок захід Сонця, а вночі орієнтація по зорях; в) дати повіней; 2. потреб астрології; 3. бажання людей пізнати закони руху Землі та інших небесних тіл, вивчити їх народження, будову та розвиток. Спочатку астрономи вважали, що Земля нерухома, а всі планети і Сонце обертаються навколо Землі (Місяць, Венера, Меркурій, Сонце, Марс, Юпітер, Сатурн, зорі). Розроблена грецьким вченим Клавдієм Птолемеєм біля 150 років до н. е. система була дуже досконала і використовувалася майже 1500 років. Микола Коперник (1473-1543 р.р.) зрушив Землю, зупинивши Сонце. Йоган Кеплер (1571-1630 р.р.) встановив закони руху планет. Галілео Галілей (1564-1642 р.р.) збудував перший телескоп, відкрив чотири супутника Юпітера, фази Венери та багато іншого. Ісаак Ньютон (1643-1727 р.р.) узагальнив закони Кеплера про рух планет, відкрив закон всесвітнього тяжіння і заклав основи небесної механіки. (Сонце, Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, зорі). Вільям Гертель (1738-1822 р.р.) створив модель нашої Галактики. Йозеф Фраунгефер (1787-1826 р.р.) вперше використав спектральний аналіз в астрономії. Едвін Габбл (1889-1953 р.р.) довів, що крім нашої Галактики є багато інших Галактик і що світ Галактик розширюється. Альберт Ейнштейн (1879-1953 р.р.) створив теорію відносності, яка стала фундаментом космології. Астрономія має велике значення для сучасної науки, інформація про поведінку речовин при дуже високих або дуже низьких температурах збагачує фізику та хімію, а без знання законів руху в Космосі неможлива сучасна космонавтика. Короткий огляд об’єктів дослідження в астрономії Земля – холодне небесне тіло кулястої форми, радіус в середньому дорівнює 6370 км. На відстані приблизно 60 земних радіусів знаходиться її супутник – Місяць. Це теж холодне кулясте тіло розміром майже в чотири рази менше ніж Земля. Місяць обертається навколо Землі за 27,3 доби і супроводжує її у річному русі навколо Сонця. Оскільки Місяць, як і Земля, сам не світиться, ми бачимо лише ту його частину, яка освітлена Сонцем, звідки різні форми видимого Місяця, так звані фази. Всі планети, крім Венери і Меркурія, мають супутники. Марс в півтора рази далі від Сонця ніж Земля і має два супутники – Фобос і Деймос (вони невеликі за розміром- відповідно радіуси їх 14 та 8 км). Меркурій, Венера, Земля і Марс належать до планет земної групи ( вони мають багато спільного з Землею). Найбільша планета біля Сонця – Юпітер (його радіус в 11 разів більше за земний), він в 5 разів далі від Сонця і має 28 супутників. За Юпітером знаходиться Сатурн. Він трішки менше за Юпітер, має 30 супутників і вражає системою дуже яскравих кілець, які видно навіть у простіший телескоп. Далі Уран розміром майже в 4 рази більше ніж Земля та має 17 супутників. За Ураном знаходиться Нептун, який має 8 супутників. Нептун за розміром у 4 рази більший ніж Земля,він був відкритий на основі теоретичних розрахунків. Найбільш віддаленою планетою є Плутон (в 40 раз далі від Сонця ніж Земля) який було відкрито в 1930 році, має удвічі менший супутник Харон. За Плутоном - Седна (10500 років час одного обертання). Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун утворюють групу планет-гігантів. Крім того в Сонячній системі рухаються тисячі малих планет або астероїдів (переважно між Марсом та Юпітером), а також комет. Сонце та планети, які рухаються навколо нього, створюють Сонячну систему. Сонце має масу 99,86% всієї сонячної системи. Радіус Сонця в 109 разів більше ніж радіус Землі. Середня відстань від Землі до Сонця становить майже 150.000.000 км. Найближча зоря від Сонця (Проксима із сузір’я Кентавра) розташована на такій відстані від Сонця, що світло від нас долає цю відстань за 4,3 року при швидкості світла 300.000 км/с. Є зорі, які розташовані так далеко, що світло від них доходить до нас через мільйони років. Неозброєним оком можна побачити на небі приблизно 3000 зірок. Основна частина зірок зосереджена, в так званому, Чумацькому шляху (Млечный путь). Подивившись на нашу Галактику збоку, ми б побачили двоопуклу лінзу, яка зверху схожа на спіраль з двома зоряними рукавами. Діаметр нашої Галактики настільки великий, що світло може перетнути її за 100.000 років. Телескопи Це такі оптичні прилади, які призначені для спостереження об’єктів, розташованих на великій відстані. Розрізняють рефлекторні та рефракторні телескопи. Рефракторні телескопи мають лінзи, а рефлекторні крім лінзи мають сферичні дзеркала. Рефлекторний телескоп Складається з труби великого діаметру, в торці якої розміщено сферичне дзеркало. Завдяки сферичному дзеркалу ми маємо можливість зібрати велику кількість променів і завдяки цьому спостерігати не дуже яскраві зорі. Промені, які відбиваються від сферичного дзеркала, попадають на плоске дзеркало, яке спрямовує ці промені в лінзу окуляра. В практиці використовують телескопи, у яких діаметр дзеркала досягає 6 метрів. Мал.1 Телескоп Кеплера Це рефракторний телескоп, який має дві опуклі лінзи – об’єктив та окуляр. Об’єкт спостереження Об'єктив Окуляр А1 В1 Мал. 2 Лінзи розташовані так, що зображення, яке створює лінза об’єктива, виникає між лінзою окуляра та її головним фокусом. Внаслідок цього спостерігач буде бачити пряме, уявне, збільшене зображення того зображення, яке створив об’єктив. Треба пам’ятати, що зображення, яке бачить спостерігач, завжди менше об’єкту. Телескоп збільшує тільки кут зору під яким ми бачимо об’єкт, що дає можливість більш детально його розглянути. А1 А2 В1 В2 Мал. 3 Недоліком телескопу Кеплера є те, що зображення яке ми бачимо, перевернуте. Цей недолік можна усунути, якщо між об’єктивом та окуляром поставити ще одну опуклу лінзу, але в цьому випадку довжина телескопу збільшиться на чотири головних фокусних відстаней цієї лінзи. Телескоп Галілея Це також рефракторний телескоп, об’єктивом якого служить опукла лінза, а окуляром – вгнута. Лінзи розташовані так, що зображення, яке створює об’єктив, повинно було б виникнути за лінзою окуляра, але воно не виникає, бо на шляху променів стоїть вгнута лінза, яка розсіює ці промені. Внаслідок цього у спостерігача виникає враження, що він бачить пряме уявне зменшене зображення предмета. Об’єктив Окуляр Мал. 4 Як і телескоп Кеплера, телескоп Галілея збільшує кут зору під яким ми спостерігаємо об’єкт, що дає можливість більш детально його розглянути. Недоліки лінз та оптичних систем Сферична аберація. Цей недолік обумовлений тим, що промені, які проходять через край лінзи, заломлюються більше чим промені, які йдуть через центр лінзи. Внаслідок цього замість одного зображення виникає два. А Ак Ац Мал. 5 Оптичні системи, в яких усунено явище сферичної аберації, називаються апланатами. Хроматична аберація. Цей недолік пов’язаний з тим, що білий промінь після проходження лінзи розпадається на різнокольорові складові, бо проміні різного кольору мають різний коефіцієнт заломлення. Тому замість однієї точки виникає декілька різнокольорових. Цей недолік отримав назву хроматичної аберації. білий А1 Афіол Ачерв білий Мал. 6 Оптичні системи, в яких усунено явище хроматичної аберації для двох кольорів, отримали назву ахроматів, а для трьох кольорів – апохроматів. Астигматизм. Цей недолік виникає тоді, коли об’єкт розташований не на головній оптичній осі, а на побічній. В цьому випадку замість одного зображення виникає три. Головна оптична вісь О А Побічна оптична вісь Мал. 7 Оптичні системи, в яких ліквідовано явище астигматизму, називаються анастигматами. Небесна сфера Коли ми дивимося на небо, то нам здається, що всі зорі та планети розташовані на поверхні сфери, яка отримала назву небесної сфери. Зараз відомо, що зорі та планети розташовані на різній відстані від спостерігача, і ми можемо виміряти тільки кути між напрямками на світила. Точки та лінії небесної сфери та на земній кулі Точки, в якій вісь обертання Землі перетинає поверхню Землі, отримали назву Північного (N) та південного полюсів Землі (S). Для орієнтації на поверхні землі астрономи використовують термін «прямовисна лінія та горизонт». Напрямок прямовисної лінії задається силою тяжіння землі і може бути визначеним за допомогою виска-тягирця, який підвішують на нитці. Напрямок від точки перебування людини (А) до центру землі (О) називається надир (староарабське – на ноги) АО. А протилежний напрямок ОZ отримав назву зеніт (Z). Z Горизонтальна площина Вісь обертання Землі N O Земля S Мал. 8 Горизонтальною площиною називається площина, яка перпендикулярна до прямовісної лінії в точці, де знаходиться спостерігач (А). На горизонтальній площині розрізняють 4 напрямки: N - північ, S - південь, E - схід, W - захід. Точки небесної сфери, в яких вісь обертання Землі перетинає небесну сферу Р1 та Р2, отримали назву північного (Р1) та південного (Р2) полюсів світу. Коло схилення Мал. 9 Якщо продовжити площину земного екватора доти, доки він не перетнеться з небесною сферою, то ми отримаємо небесний екватор. Координати небесних тіл визначають по дузі небесного екватора « α ». Вона відраховується від точки весняного рівнодення « γ » до кола схилення проти руху стрілки годинника, якщо дивитися з північного полюса (виміряється в годинах). Друга координата схилення « δ » визначається дугою кола схилення від екватора до даного світила в градусах. На північ від екватора схилення вважається додатним, на південь – від’ємним. Орієнтація в просторі Якщо Ви збираєтесь на прогулянку у незнайомій Вам місцевості, то необхідно: орієнтуючись на карті, визначити в якому напрямку Ви збираєтесь рухатись (припустимо, що ми будемо рухатися з заходу на схід); взяти з собою: карту, компас, годинник, мобільний телефон, джипіес, ліхтарик, сірники, їжу та питну воду; якщо Ви все-таки заблукали, то треба зорієнтуватися у просторі за допомогою карти, компасу або джипіесу. Якщо це неможливо із-зі відсутності необхідного обладнання, то: а) пробуємо зорієнтуватися по Сонцю. Сонце о 12 год. за місцевим часом знаходиться точно на півдні. При цьому треба пам’ятати, що в районі Харкова сонце буде у верхній кульмінації об 11 годині 25 хвилин за київським часом, а в районі Карпат о 12 год. 30 хв.; Сонце на південь на північ Палиця Поверхня Землі Тінь Мал. 10 б) якщо у Вас немає годинника , то верхню кульмінацію Сонця можна визначити за допомогою палиці, встромленої перпендикулярно в землю. В момент верхньої кульмінації положення сонця буде найвищим, а тінь від палиці буде найменшою; Тіні північ південь Мал. 11 в) можна зорієнтуватися, пам’ятаючи про те, що мох росте на північному боці стовбура дерева; г) якщо Ви прогавили момент верхньої кульмінації, то можна спробувати зорієнтуватися, спостерігаючи захід сонця. Сонце заходить строго на заході і сходить строго на сході тільки 21 березня та 22 вересня. Влітку воно сходить на північному сході і заходить на північному заході, а після 22 вересня воно сходить на південному сході і заходить на південному заході; д) якщо по причині хмарності не вдалося зорієнтуватися спостерігаючи захід сонця, то можна зорієнтуватися по зорям, пам’ятаючи про те, що Полярна зірка знаходиться в кінці ручки ковша Малої Ведмедиці (Малого Воза). Вона показує на північ; Мал.12 е) у будь-якому випадку Ви не повинні втрачати надію, що Ви вийдете з лісу живим і здоровим. Вимірювання часу Час є філософською, фізичною та соціальною категорією, тому вимірювання точного часу є найважливішою проблемою сучасної науки. З досвіду відомо, що час «тече» рівномірно подібно до води у спокійній, тихій річці. За цим принципом були у давнину створені водяні та пісочні годинники. Мал.13 Потім був створений механічний годинник, який використовував властивість маятника зберігати сталим період своїх коливань. Принцип дії сучасних електронних годинників базується на використанні коливань в електромагнітному колі кристалів або навіть окремих молекул. Хоча годинники змінювали свій вигляд і точність деякі одиниці вимірювання часу залишилися одними і тими ж. Це рік та доба, бо вони пов’язані з рухом Землі навколо Сонця та її обертанням навколо своєї вісі. Для визначення часу обертання землі орієнтирами можуть служити Сонце та інші зорі. Тому і використовують дві системи відліку часу – зоряний та сонячний. Зоряний час переважно використовують в астрономії, а в повсякденному житті використовують сонячний час. Проміжок часу, за який Земля робить повний оберт навколо своєї вісі відносно Сонця, називається сонячною добою. Доба ділиться на 24 години. За традицією початок сонячної доби (0) настає опівночі. Сонячний час у певному місці, або місцевий час , можна визначити за допомогою сонячного годинника, який представляє собою звичайну паличку, встромлену в землю. Коли тінь від палички буде мінімальною, настає місцевий полудень (12 година), бо Сонце в цей момент знаходиться у верхній кульмінації. У повсякденному житті користуватися місцевим часом незручно, оскільки в кожній точці на поверхні Землі при переміщенні з сходу на захід і навпаки місцевий час буде різним і нам потрібно постійно переводити годинник на декілька хвилин. Ця проблема зникає, якщо користуватися поясним часом. Його почали використовувати в кінці ХІХ століття. Для цього Землю поділили на 24 часові пояси і домовилися , що всі годинники будуть показувати однаковий час, який дорівнює місцевому часу середнього меридіана даного поясу. Мандрівники переводять годинники на одну годину тільки тоді, коли вони перетинають межу відповідного поясу. Нульовий пояс проходить через Гринвіцький меридіан, тому годинники у великій Британії показують місцевий час Гринвіцького меридіану. Цей час вважається всесвітнім (GMT). GMT – Гринвіцький середній час. Західна Європа знаходиться в першому часовому поясі, її час на годину більший ніж Гринвіцький. Україна знаходиться у другому часовому поясі, тому час в Україні випереджає всесвітній на дві години. Різниця між київським та місцевим часом залежить від різниці географічних довгот між Києвом та іншим містом. Так, Харків розташований на 36 градусів східної довготи, тому місцевий час випереджає київський на 25 хвилин. А якщо селище розташовано на захід від Києва, то його місцевий час буде відставати від київського. Ще є поняття про літній та зимовий час, а також про декретний час. Ці часи вводяться декретом уряду з метою економії електричної енергії. Календарі Календарем прийнято називати певну систему лічби проміжків часу з поділом їх на окремі періоди – роки, місяці, тижні, дні. Були розроблені такі типи календарів: місячні, місячно-сонячні та сонячні. Місячний календар використовувався на сході переважно серед мусульман. Початок лічби місячного календаря починали з моменту появи на небі вузенького серпа Місяця на вечірньому небі. За 12 місяців набігало 354, 367 діб. У місячно-сонячний календар для компенсації різниці з тропічним роком періодично вводили тринадцятий місяць (7 разів за 19 років). Цей календар використовують в Ізраїлі, по ньому визначають дати християнських свят (Пасха, Вознесення, Трійця). Сонячний календар бере за основу один тропічний рік – це період обертання Землі навколо Сонця відносно точки весняного рівнодення (), але при створенні ідеального календаря виникає ускладнення, бо тропічний рік не має цілого числа діб. Довгий час в Європі користувалися юліанським календарем, який був впроваджений 1 січня 45 року до н.е. римським політичним діячем і верховним жерцем Юлієм Цезарем. Оскільки вже тоді було відомо, що сонячний рік не містить цілу кількість діб (365, 25 діб), було запропоновано 3 роки вважати простими, а четвертий – високосним. Він був на один день довший – 366 днів. По мірі збільшення точності спостережень стало відомо, що реальний тропічний рік на 11 хвилин 14 секунд менший за юліанський календарний, для збільшення точності календарів було запропоновано таку реформу календарів. Після 4 жовтня 1582 року наступило не 5 а 15 жовтня, а щоб надалі такі помилки не виникали, було прийнято з кожних 400 років вилучати три доби: столітні роки, число сотен яких не ділиться без остачі на 4, вважати простими (по 365 днів, такими були 1700, 1800, 1900 і буде 2100). Цей виправлений календар отримав назву Григоріанського, або нового стилю, по імені папи Григорія ХІІІ. Похибну в 26 секунд в рік в Григоріанському календарі треба буде компенсувати однією добою тільки через 3300 років. Сонце – наша найближча зоря Відстань від Землі до Сонця приблизно 150.000.000 км. Випромінює найбільшу кількість енергії в жовто-зеленій частині спектру, тому Сонце вважається жовтою зіркою. Мал. 14 Величина сонячної сталої на межі верхніх шарів атмосфери q = 1,4 кВт/м2 Величина світності Сонця L© = 4πR2 q=4·3,14(1,5·1011м)2·1,4 кВт/м2 = 4·1026 Вт Маса Сонця в 330 000 разів більше ніж маса Землі, а радіус Сонця в 109 разів більше ніж радіус Землі. Сонячна активність Сонячна активність визначається активністю плям та їхньою площиною. Плями мають меншу температуру (4500 К) ніж світлі ділянки поверхні сонця (5780 К). Плями мають могутнє магнітне поле і представляють собою якби полюси магніту. Сонячна активність має періодичний характер, період цей дорівнює 11 рокам (деякі вчені вважають його рівним 22 рокам). Спалахи виникають між двома плямами.

Схожі: