Лекция 3. Астрономические приборы

Задания

1. Почему астрономия и астрология являются разными понятиями? Стоит ли их разделять? Обоснуйте.
2. Благодаря каким навыкам/знаниям древних народов заложился первый фундамент астрономической науки?

Лекция 2. Вселенная. Основные характеристики Галактик

Вселенная — это всё, что есть.

Не ожидали? Буквально всё-всё. Без исключения. Начиная с огромных галактик, звезд и черных дыр и заканчивая планетами, океанами, озерами ... Сложно дать определение тому, что окружает нас везде. Насколько сейчас известно, за пределами нашей Вселенной ничего нет. По подсчетам ученых-космологов, размеры Вселенной составляют миллиарды световых лет. Кроме того, наша Вселенная всё время расширяется: с каждым днем становится всё больше. Известно, что её возраст составляет около 13,8 миллиарда лет. Вселенная образовалась в результате огромного взрыва материи и энергии, а если быть точнее — Большого взрыва. До него ничего не существовало. Ни материи, ни энергии. Ни даже Космоса. Всё это образовалось в результате Большого взрыва. На данный момент известно, что во Вселенной находится более 100 миллиардов галактик, в которых ярко горят как минимум 70 000 миллионов миллионов миллионов звезд. Долгое время астрономы не могли понять, что это за странные, размытые звезды встречаются на небе. Развеял все сомнения выдающийся астроном Эдвин Хаббл. С помощью нового огромного телескопа он смог рассмотреть в спиралях отдельные звезды. После этого астрономы всего мира признали, что перед ними звездные галактики, находящиеся на огромном расстоянии от земли. Человечество впервые осознало, что наша система — это такое же скопление звезд, только в другой части Космоса. Опираясь на метод, разработанный его коллегой, американским астрономом Генриеттой Ливитт, Хаббл также выдвинул обоснованную догадку, что можно рассчитать расстояние до галактик, основываясь на яркости находящихся в них пульсирующих переменных звезд — цефеид.

Галактика — огромная система, которая состоит из звезд, межзвездного газа, темной материи и темной энергии, которые связаны благодаря силам гравитационного взаимодействия.

Галактики сами по себе бывают нескольких видов (Классификация Эдвина Хаббла):
— эллиптические (E);
— линзовидные (S0);
— обычные спиральные (S);
— пересеченные спиральные (SB);
— неправильные (Ir).

Спиральные. Состоят из миллионов или даже миллиардов звезд, вращающихся по широкому и плоскому диску вокруг галактического центра. Также вокруг этого центра вращаются яркие шаровые скопления, состоящие из молодых звезд, — желтых карликов. Звезды на самом диске образуют не менее двух изогнутых линий — это спиральные рукава, вращающиеся по направлению от центра галактики наружу.
Пересеченные спиральные. Кажется, что рукава спиральных галактик с перемычкой являются продолжением длинной прямой линии, проходящей через центр галактики. Можно представить себе вращающиеся лопасти мельницы с прикрепленными к ним полотнищами ткани.
Эллиптическая. Рукавов вообще нет. На фотографиях выглядят как овалы. Хотя на звездных картах большинство галактик спиральные, астрономы предполагают, что эллиптических во Вселенной больше.
Линзовидные. По форме выглядят как спиральные, только без ярко выраженных спиралей. Составляющие их звезды равномерно распределены по широкому и плоскому диску.
Неправильные. Бывают самых разных форм.

Так же хотелось бы уточнить, что наша галактика — спиральная, среднего размера, содержит от 200 до 400 миллиардов звезд, и Солнце — всего лишь одна из них. Если сравнивать, то диаметр Солнца примерно в 109 раз больше земного. К тому же оно в 330 000 раз тяжелее Земли. А Солнце — это даже не самая большая звезда. Есть звезды, которые по диаметру больше него в 100 и даже в 1000 раз. Некоторые становятся такими большими, что как бы складываются внутрь, схлопываются. Затем происходит взрыв, и звезда вспыхивает в миллиард раз ярче, чем Солнце. После этого на её месте остается огромная невидимая дыра. В отличие от галактик и солнечных систем, у Вселенной нет единого центра, возможно, даже нет границ. Ученые предполагают, что её края соединяются, то есть если в космосе долго лететь одном направлении, то все равно не долетишь до края Вселенной. Я предполагаю, что каждый из вас задался вопросом: а как люди всё это узнают? Хотите верьте, а хотите не верьте, но, имея в распоряжении только свет далекой звезды либо галактики плюс некоторые научные теории и подсчеты, ученые могут узнать много всего интересного. К сожалению, другие галактики находятся настолько далеко, что невозможно рассмотреть планеты и их спутники среди звезд. Поэтому все знания о нашей Солнечной системе ученые переносят на другие солнечные системы, предполагая, что они построены по тому же принципу. Неизвестно, возможна ли жизнь на других планетах. Некоторые астрономы считают, что Земля — единственная планета во Вселенной, на которой образовалась сложная форма жизни. Но только в нашей галактике находятся миллионы солнечных систем и миллиарды планет и спутников. Можно предположить, что на многих из них возможна жизнь.

Вы когда-нибудь смотрели в телескоп? В первый раз можно подумать, что все небесные объекты похожи между собой, но хочу вас огорчить. Кажется, что звезды и планеты не движутся относительно других звезд. Хочу заверить вас, что это нормально. Если в ночном небе что-то движется, то это что-то находится не очень далеко от нас и, скорее всего, является одним из изобретений маглов: спутником, вертолетом или самолетом — что это такое, я расскажу чуть дальше. А вот планеты и звезды слишком далеко от нас, чтобы мы могли видеть их перемещения. Звезды мерцают, потому что газы, находящиеся в земной атмосфере, движутся и закрывают источники света звезд. Планеты не мерцают, потому что светятся отраженным солнечным светом. А теперь обратите внимание на доску и табличку. В ней наглядно сравниваются планеты, звезды, а также магловские изобретения.

Планеты — небесные тела, которые вращаются по орбите вокруг звезды (в нашем случае это Солнце). Формирование планет мы рассмотрим в последующих лекциях. Звезды — огромные шары из газа и пыли, образованные в результате гравитационного притяжения. Массивные газопылевые облака притягиваются друг к другу, и в результате термоядерных реакций синтеза образуется звезда. Самолет — одно из чудных приспособлений маглов для полета в атмосфере. Может преодолевать большие расстояния и похож на птицу. Если на метле комфортно одному человеку, то самолет вмещает до 380 человек, а некоторые модели, может, и больше. Вертолет — винтокрылый магловский аппарат, который меньше самолета и менее вместителен (в среднем 30 человек).

Задания

1. Являетесь ли вы частью Вселенной? Почему вы так думаете? Ответ обоснуйте.
2. Основываясь на лекции, поразмышляйте, почему Эдвина Хаббла можно назвать великим астрономом?

Лекция 3. Астрономические приборы

Сегодня особое внимание уделим астрономическим приборам. Изобретения очень значительно влияли на прогресс астрономии в целом. Не буду голословной – во всей науке астрономии принято выделять четыре основных этапа.

Первый этап начинается с глубокой древности. Тогда люди научились определять время и измерять углы между светилами на небесной сфере. Второй этап начинается с начала XVII века – тогда был изобретен телескоп. Он значительно увеличил возможности глаза для астрономических наблюдений. Начало третьего этапа, что наступил в середине XIX века, было весьма рааадужным…

Итак, начнем с радуги. Но что такое радуга? Радуга – это спектр. Но не думайте, что всё так легкомысленно. Именно введение в астрономию спектрального анализа, а также изобретение фотографии продвинули астрономию на качественно новый уровень. Теперь люди могли получать сведения о химических и физических свойствах столь удаленных от нас небесных тел, совсем не нуждаясь в полете к ним. А полеты – это следующий этап, середина XX века, когда получила своё бурное развитие радиотехника, электроника и космонавтика.

Итак, перейдем ко всему, что собрано у меня на столе.

Это ничто иное, как более современный образец астрономического прибора, который можно считать первым из всех на Земле. Он представляет собой вертикальный шест, закрепленный на горизонтальной площадке – гномон. Зная высоту гномона и тени, можно определить высоту Солнца над горизонтом, направление меридиана, устанавливать дни наступления осеннего и весеннего равноденствий, а также зимнего и летнего солнцестояний. Как правило, больше всего используется первое свойство гномона – определение положения Солнца на горизонте, то есть роль солнечных часов. Упоминания об этом изобретение уходят корнями в такую древность, что едва ли можно точно установить время изобретения. Про гномон пишется даже в Ветхом завете Библии.

Перед вами астролябия. Древнейший и очень интересный инструмент – использовался как определитель времени, измеритель продолжительности дня и ночи, измерения углов, а также для осуществления определенных математических вычислений в астрологических предсказаниях.

В 1609 году великий итальянский учёный Галилео Галилей построил первый в мире телескоп, он изображен на плакате, - и записал свои первые наблюдения. Этим изобретением он навсегда изменил представления астрономов. Этим инструментом он развенчал раз и навсегда геоцентрическую систему мира. И тем самым нажил себе смертельного врага – Римскую католическую церковь. В 1633 году церковники принудили учёного отречься от своих трудов. Что примечательно, правоту Галилео Галилея церковь признала лишь в 1992 году! Перед смертью учёный успел произнести знаменитые слова: «А всё-таки она вертится!»

Так же хотелось бы разобрать Астрономические наблюдения.

Это специально изготовленный для нашего урока дубликат одной из таких табличек. Переводы клинописей с них открыли миру удивительно точные наблюдения за планетами, фазами Луны, затмениями и другими космическими явлениями. Такие подробные записи помогали вавилонянам предсказывать очередную фазу Луны, чтобы узнать о наступлении праздничных дней, а также севе зерновых.

А через сотни лет греческий астроном Гиппарх, используя вавилонские записи на глиняных табличках, вычислил прецессию Земли – то есть, величину колебаний её оси. Гиппарх, живший во втором веке до нашей эры, считался величайшим греческим астрономом. Тщательно изучая ночное небо, он довел число поименованных звёзд до 850. На этом плакате - *Виктория указала палочкой на висевший сбоку от доски плакат* - он устремил свой пытливый взор на звёзды через простую трубу, которая служила телескопом. Настоящий телескоп же был изобретен гораздо позднее.

Колесо Бигхорн – это огромный каменный календарь, построенный коренными американцами, жившими в горах Бигхорн, штат Вайоминг. Груды камней, выложенные «пирамидками», были выложены линиями в соответствии с ежегодными перемещениями Солнца и трёх других звёзд – Альдебарана, Сириуса и Ригеля. Солнце поднимается над определенными пирамидками во время летнего и зимнего солнцестояний – времен года, когда оно занимает самое высокое и самое низкое положения в небе, знаменуя, соответственно, наступление лета и зимы.

Первые астрономические наблюдения совершались невооруженным глазом при помощи каменных сооружений. И речь сейчас пойдёт о древних обсерваториях.

Самая древняя обсерватория, сохранившаяся до наших дней – это обсерватория Чомсунг даэ в южнокорейском городе Чонд-жу. Построенная в 632 году, она представляет собой каменную башню с открытым верхом.

Каракол, построенный в Чичен-Ице около 1000, считается обсерваторией индейцев майя. Внутренняя винтовая лестница ведет к ряду окон, тщательно совмещенных с восходами и заходами Солнца, а также с положениями других звезд в различные времена года

А эта, не такая уж древняя обсерватория в индийском городе Джайпуре была построена в 1726 году. На плакате вы можете увидеть массивные «часы» с лестницей, по тени которой определялось время. Ночью астрономы использовали их для наблюдения за движениями звёзд.