Читать онлайн «Астрономия в увлекательном изложении и занимательных вопросах», Алевтина Петровна Попова – ЛитРес
Введение
Наука всегда усваивается полнее, когда она
рассматривается в состоянии рождения.
Джеймс Кларк Максвелл
Астрономия
Астрономия – древнейшая из наук и самая молодая. Современные методы исследования Вселенной делают удивительные открытия удивительных и экзотических объектов: чёрные дыры, квазары, сейфертовские галактики и многое другое. Но современные достижения были бы невозможны без истории становления этих открытий. Все современные результаты начинались с измерений угловых расстояний между светилами. В этом пособии представлены элементы истории развития великолепной науки, имеющей свою музу – Уранию. Эти знания являются элементом культура каждого человека.
Астрономические инструменты древности
Древние люди, наблюдая небо, с удивлением обнаружили, что расположение этих небесных огоньков меняется- летом видны одни небесные узоры, зимой – другие.
Их исчезновение и появление говорит также о том о том, что с появлением тех или «звездных фигурок» приходит либо теплая погода, либо – наоборот – наступает холодные дни. Первоначально люди наблюдали за звездным небом самым простым прибором – это был ГЛАЗ. Астрономия- наука наблюдательная. Чтобы точно определять, когда и где появятся те или иные звездные фигуры, люди стали искать способы и методы определения высоты светил. Первыми появились угломерные инструменты.
Гномон
Самым древним угломерным инструментом был гномон. Он представлял собой вертикальный столб на горизонтальной площадке. Гномон – это любой предмет, дающий тень. Чем гномон выше, тем длиннее тень, тем точнее измерения. Гномон использовался астрономами Древнего Вавилона, потом его стали использовать в Древней Греции.
Принцип работы гномона
Гномон использовался для определения высоты Солнца над горизонтом, особенно в дни солнцестояний, когда эта высота достигает экстремальных значений. С помощью гномона древние астрономы определяли дни солнцестояний
когда полуденная высота Солнца была наибольшей
или наименьшей
Где
широта места наблюдения.
Несмотря на простоту, гномоном можно было измерять очень важные в астрономии величины: широты и долготы местности. Когда тень от гномона самая короткая – это полдень и тень направлена на север
Определение высоты Солнца с помощью Гномона
Длина тени наименьшая в полдень, её называют Полуденной линией – направление Север- Юг (S – N) . В простейшем варианте Гномон представляет собой вертикальный стержень, отбрасывающий тень на горизонтальную плоскость.
Зная длину гномона L и, измерив длину l отбрасываемой им тени, можно найти угловую высоту h Солнца над горизонтом по современной формуле:
Но главное – измерение провести в дни солнцестояний, когда эта высота достигает экстремальных значений.
Посох Якова
Для измерения углов одним из первых применялся Посох Якова. Он представлял собой две скрещенные линейки с укрепленными на концах стержнями – визирами или ригели. Линейка перемещалась относительно глаза вдоль делений и по ее положению можно было определить высоту светила и угол между направлениями на две звезды.
Астрономический посох для измерения координат использовал Древнегреческий астроном Гиппарх.
Посох Якова
Чтобы измерять углы в разных диапазонах величин, нужно было иметь несколько ригелей разной длины. Самым распространённым случаем были инструменты с тремя ригелями. Посох использовался не только в астрономии, но и в навигации и геодезии. В навигации? посох Якова? используется для определения широты судна и называется поперечным жезлом. В настоящее время он является инструментом для геодезических измерений.
Посох Якова – один из первых инструментов для астрономических наблюдений. Происхождение названия инструмента не известно. Возможно, название произошло от сходства инструмента с Орионом, который на некоторых средневековых звёздных картах именовался Иаковом.
Название поперечный жезл связывают с крестообразной формой инструмента.
Астролябия
Для измерения горизонтальных углов и определения широты астрономы создали один из древнейших астрономических инструментов – астролябию.
Астролябия (греч. астролабон, «берущий звезды») сложный угломерный инструмент для определения положения звезд, широты и долготы. Астролябия появилась в Древней Греции. Одной из основных частей этого инструмента являлся барабан, где было нарисовано небо с зодиакальными созвездиями.
Первая женщина астроном Гипатия
В Александрии математик и философ, первая женщина-астроном Гипатия (Hypatia) – (ок. 370 – 415) использовала астролябию и, возможно, усовершенствовала инструмент. За свое учение она была казнена в 415 году н. э. Её ученик, Теон Александрийский, оставил копии заметок по использованию астролябии.
В IX веке астролябия находит широкое использование в странах арабского Востока. Учёные исламского Востока усовершенствовали астролябию для решения практических задач:
* измеряли углы на поверхности Земли,
* продолжительность дня и ночи,
* решали некоторые математические вычисления и
* для астрологических предсказаний
В X веке восточные астролябии попали в Испанию, а потом распространились в странах Западной Европы.
Появление астролябии вызвало необходимость изготавливать астролябии в европейских мастерских по собственным расчётам и по собственным проектам для европейских широт.
Астролябия
Но при этом уделялось большое внимание художественной стороне. Поэтому астролябии стали модным и престижным предметом. Они стали предметом коллекционирования при королевских дворах.
Коллекционировать инструменты стало хорошим тоном, модой, поэтому королевские коллекции украшают крупнейшие музеи мира. В позднейшее время астролябия была упрощена, в ней был оставлен только один круг, посредством которого мореплаватели отсчитывали высоту звезд над горизонтом. Круг подвешивался на кольце в вертикальной плоскости, и посредством алидады, снабженной диоптрами, наблюдались звезды, высота которых отсчитывалась на лимбе. Позднее вместо диоптр стали употреблять зрительные трубы, и, постепенно совершенствуясь, она перешла в новый тип инструмента – теодолит, который употребляется во всех тех случаях, когда требуется некоторая точность измерений.
Одним из лучших мастеров того времени по изготовлению астролябий был фламандский мастер Гуалтерус Арсениус (1530-1580).
Его астролябии отличались точностью нанесённых проекций, шкал и изяществом форм. Испанский король Филипп II поэтому именно ему заказывал изготовление астролябий. Арсениус выполнял заказы и знатных особ: они служили им для астрологических предсказаний. В эпоху Возрождения (XV – XVI) популярность астролябии достигла пика – она была одним из основных инструментов в астрономическом образовании.
В то время знание астрономии было основой образования и использовании астролябии было престижно и свидетельствовало о высоком образовании. Европейские астролябии изготавливались в Германии. Некоторые из этих приборов дошли до России. В музее Ломоносова в С.-Петербурге хранится астролябия, с которой, возможно, работал знаменитый Кеплер, будучи на службе в качестве астролога у известного германского военачальника Альбрехта Валленштейна. В Европе ко времени открытия телескопа астролябия достигла совершенства и постепенно стала настоящим произведением искусства.
С помощью астролябии производились:
* определение моментов восхода и захода Солнца, т. е. начала и окончания дня, а также моментов восхода звезд, а если имелись эфемериды, то и планет;
* определение широты местности с помощью измерения высоты Солнца в полдень или высот звезд в кульминации; [1]
* чисто земные задачи, например, измерение глубины колодца или высоты земного предмета;
* преобразование между системами координат.
Существует большое разнообразие видов астролябий:
* Универсальная астролябия,
* Линейная,
* Сферическая астролябия,
* Наблюдательная астролябия.
Небесная сфера представлена в этой астролябии в виде сферы с укреплёнными кругами по поверхности сферы.
В длительных путешествиях по суше и по морю астролябия помогала определять координаты и время, порой служила единственным ориентиром.
Сферическая Астролябия, 1480 год. Музей истории науки, Оксфорд
С VIII и до конца XVII, а иногда и XIX века, самым популярным астрономическим инструментом как в Европе, так и на Востоке была планисферная астролябия.
Ей посвящены сотни трактатов на арабском, латинском и некоторых других языках; художники изображали её на картинах, а поэты слагали о ней стихи. Астролябию преподносили в дар царям, султанам и прочим высокопоставленным особам.
Сейчас многие музеи мира доступны в режиме онлайн. Самая крупная коллекция астролябий находится в оксфордском Музее науки.
Что даёт нам изучение астролябий и других научных инструментов прошлого?
Например, позволяет оценить роль арабского Востока в мировой науке. Тысячи лет назад люди делали такие вещи, аналоги которых появились только сейчас.
Пример: современный смартфон, снабжённый GPS-навигатором, выполняет далеко не все функции астролябии. Можно добавить ещё такие функции, как минимум, дальномер и теодолит, используемый в современных геодезических работах и в образовании.
Наблюдательная астролябия
Эта астролябия представляет собой комбинацию армиллярной сферы и обычной астролябии, встроенной в кольцо, изображающее меридиан.
Определение широты с помощью астролябии [6]
Армиллярная сфера – астрономический инструмент – далекий родственник небесного глобуса. Существовали два разных типа сфер – наблюдательная и демонстрационная. Первым из ученых, кто использовал подобные сферы, был Птолемей. С помощью этого инструмента можно было определить экваториальные или эклиптические координаты небесных тел. Наряду с астролябией, армиллярная сфера использовалась моряками для навигации.
Армиллярная сфера (от лат. Armilla – браслет, кольцо) – древний астрономический инструмент для измерения углов на небесной сфере, состоявший из подвижных колец, изображавших различные круги небесной сферы и важнейшие точки – полюса и ось мира, меридиан и горизонт, небесный экватор и эклиптику Часто армиллы дополнялись малыми кругами – небесными параллелями и другими деталями. Почти все круги были градуированы, и сама сфера могла вращаться вокруг оси мира. Иногда делался подвижным и меридиан – наклон оси мира можно было менять в соответствии с географической широтой места наблюдения.
Её изобретение приписывают древнегреческому геометру Эратосфену (III в. до н. э.).
Из всех древних астрономических инструментов армиллы оказались самыми живучими. Эти модели небесной сферы и в настоящее время можно приобрести, и они используются в учебной практике на уроках астрономии.
Наибольшее применение получила морская астролябия. Это устройство, изобретённое португальскими мастерами в начале XV века, представляет собой тарелку – круглая деталь с делениями, которые имели резное углубление. Данный прибор имеет толстый и тяжелый бронзовый корпус. Благодаря своему весу он должен был удерживать вертикальное положение при движении судна. Морские астролябии предназначались для измерения высоты Солнца или звезд над горизонтом. Мореплаватели могли определить широту, на которой находилось их судно, зная расстояние от небесного экватора Солнца, Полярной звезды или какой-либо другой звезды. Такая астролябия находится в коллекции Дома-музея Христофора Колумба на острове Гран-Канария.
Этот старинный инструмент, астролябия, сотворённый более двух тысячелетий тому назад, иногда называют самым первым компьютером.
Использовании астролябии в России относятся к 1688 г. Алексей Романчиков был послом в Персии, умел определять широты с помощью астролябии и, возможно, является автором русской карты Каспийского моря.
Изучение астролябии Петром I
Царь Петр I в 16-летнем возрасте овладел измерениями с помощью астролябии, привезённой из Франции Я.Ф. Долгоруковым в 1688 г. Он научился определять географическую широту по высоте Солнца в полдень, о чем сохранилась его собственноручная запись. Для решения такой простейшей задачи достаточно было иметь морскую астролябию, состоящую всего из двух деталей – градуированного круга и визира. Немецкая астролябия, которой пользовался Пётр, до сих пор хранится в Зимнем дворце Петра.
Фрагмент стр. 12 книги «Петр Великий» Б. Караджев, художник И. Вышинский, Перьм «Урал-Пресс» 1992 г. [6]
Изготовлением русских астролябий занималась мастерская при Академии наук.
Позже интерес Петра сместился в сторону более полезных в практическом отношении инструментов – геодезических астролябий, которые можно было использовать при земельных съемках, а также подзорных труб и телескопов.
Интересный эпизод, связанный с астрономическим инструментом описан в следующем отрывке: ?В половине двенадцатого в Старгород вошёл молодой. В руке молодой человек держал астролябию. – Кому астролябия? Дёшево продается астролябия! Для делегаций и женотделов скидка. К обеду астролябия была продана слесарю за три рубля, – Сама меряет, – сказал молодой человек, передавая астролябию покупателю, – было бы что мерить.? Кому астролябию? Дешево продается астролябия! Для делегаций и женотделов скидка?
«Астролябия (“Двенадцать стульев”)»
Ильф и Петров
Что измеряет астролябия?
Современным потомком астролябии является планисфера – подвижная карта звёздного неба, которая необходима для изучения астрономии.
Планисфера (от лат. planum – плоскость или от греческого-шар)– изображение небесной сферы на плоскости в стереографической проекции.
Планисферы употреблялись вплоть до XVII века для определения моментов восхода и захода небесных светил. Обычно представляли собой координатную сетку, нанесённую на металлический диск, около центра которого вращалась алидада, облегчавшая отсчёты.
С введением специальных таблиц планисферы вышли из употребления в качестве научного инструмента, однако сохранили функцию учебной подвижной карты звёздного неба. Подвижная карта звёздного неба позволяет определять условия видимости небесных объектов и планет на разных широтах, явление кульминации небесных объектов, их высоту и координаты, узнать (примерно) какова их светимость. Астролябия использовалась до начала XVIII века, потом её заменили более точные угломерные инструменты: секстанты, квадранты, октанты.
Квадранты и октанты
Успехи мореплавания и эпоха великих географических открытий потребовали нового развития астрономии, так как положение корабля можно было определить только астрономическими средствами. Поэтому особенно популярными стали такие угломерные инструменты, как квадранты и секстанты.
Историческая гравюра Иоганна Гевелия с его квадрантом
Квадрантом называют устройство, которое служит для измерения углов, со шкалой, рассчитанной на 90°.
Квадрант обладал тем преимуществом перед астролябией, что его можно было изготовить значительно больших размеров. Чем крупнее инструмент, чем точнее была его градуировка, тем более точные измерения можно с ним выполнить.
Квадрант, созданный Тихо Браге. Гравюра из книги “Механика обновленной астрономии”, изданной в 1598 году.
Благодаря точности этих инструментов были созданы самые подробные астрономические таблицы. В период до изобретения телескопа лучшим астрономом-наблюдателем считали Тихо Браге. В знаменитом стенном квадранте Тихо Браге стена была вырезана по дуге круга, на ребре нанесены деления, по ним перемещалась диоптра, а другая диоптра приходилась в центре круговой дуги. В 16 веке в Европе на острове Вен Тихо Браге создал две обсерватории-? Ураниборг? (? Небесный замок?) и? Стьернеборг? (? Звездный замок?).
Эти обсерватории в дотелескопическую эпоху были самыми выдающимися астрономическими обсерваториями. Квадранты и секстанты Ураниборга позволяли выполнять измерения с точностью до угловой минуты: очень большая точность для того времени. Наблюдения, проведенные Тихо Браге, позволили Кеплеру создать законы движения планет. “Большой стенной квадрант» Тихо Браге был не только революционным для того времени прибором, но и настоящим произведением искусства.
Секстант – что означает шестой: получил свое название от того, что снабжен шестой частью круга. Принцип его действия был изобретён и описан Исаакам Ньютоном в 1699 году. Эти инструменты дают точность удовлетворительную для мореходной астрономии. Преимущество этих угломерных инструментов в том, что они могут измерять углы, в любой плоскости и между звездами, между звездой и планетой или Луной – так называемые лунные расстояния. Так как область применения секстанта значительно шире, чем просто определение географических координат, то он очень быстро вытеснил астролябию с пьедестала главного навигационного инструмента.
Секстант обсерватории Улугбека
Во время правления Улугбека – внука Тамерлана, Самарканд превратился в один из восточных центров науки. Под руководством Улугбека была создана уникальная обсерватория. Это была цилиндрическая башня, в которой помещался грандиозный угломерный инструмент – секстант с радиусом 40 м и дугой 60° с квадрантом. С помощью этих инструментов проводились измерения звёздного неба. Инструмент обладал рекордной для того времени точностью – до одной минуты дуги. Там были также солнечные часы.
Морской секстант
Кроме секстантов у мореплавателей был в ходу и такой прибор, как морской мореходной октант, в качестве измерительной шкалы в нем установлена шкала, которая охватывает всего 45 градусов (1/8 часть окружности). Но этого было достаточно, чтобы вести наблюдение за звездами и определять свое местоположение в пространстве. Использование шкалы нониуса позволяет выполнять более точные расчеты.
В XVII в. кроме квадрантов использовался и такой инструмент как меридианный круг.
Меридианный круг – астрометрический прибор для измерения экваториальных координат светил: прямого восхождения и склонения. Меридианный круг по своей конструкции аналогичен пассажному инструменту [2], но в отличие от него был дополнительно снабжен разделенным кругом для точных измерений углов в плоскости меридиана. В прошлом этот инструмент являлся наиболее распространенным на астрометрических обсерваториях мира.
Морской секстант Меридианный круг (телескоп для точного определения координат небесных светил).
Т.Л. Эртель, Германия, 1828 г.
Точность измерения на меридианном круге – около 0,2″. Меридианные круги использовались также для определения времени. Меридианный круг изобретён в конце 17 века О. Рёмером. Теория руга. разработана Т. Майером (18 в.) и Ф. Бесселем (19 в.). Преимущества Меридианного круга по сравнению с другими астрономическими инструментами обусловили его широкое распространение в 19 в.
В 20 в. этот астрономический инструмент является основным инструментом для точного определения экваториальных координат небесных светил.
Современный Меридианный круг имеет астрономическую зрительную трубу. Для регистрации моментов прохождения через меридиан небесных светил, необходимых при определении прямых восхождений, окулярная часть трубы круга снабжается регистрирующим микрометром.
Меридианный круг помещается в специальном павильоне, обе половины которого, раздвигаясь, образуют широкую щель вдоль меридиана для наблюдений. К установке круга предъявляются требования максимальной устойчивости и минимального воздействия температурных изменений.
Что такое астрономия в 5 классе?
Астрономия изучает Вселенную, начиная с ее происхождения и формирования звезд, из которых она состоит, и явлений, происходящих в ней.
Астрономия — это естественная наука, изучающая небесные тела (такие как звезды, планеты, кометы, туманности, звездные скопления, галактики) и явления, происходящие за пределами атмосферы Земли (такие как космическое микроволновое фоновое излучение). …Астрономия – одна из древнейших наук.
Астрономия позволяет нам ответить на большие вопросы: где мы, откуда пришли и куда идем.
А удовлетворение присущего человеческому роду любопытства к познанию Вселенной также дает базовые знания для открытия важнейших технологий и услуг в нашей повседневной жизни.
Это наука, изучающая звезды, происхождение и строение Вселенной. Это наука, изучающая звезды, происхождение и строение Вселенной. Астроном разрабатывает и проверяет теории, сопоставляя их с наблюдением явлений. В космологии он исследует эволюцию Вселенной.
Астрономия – это наука, изучающая все небесные тела во Вселенной. К небесным телам относятся планеты, звезды, кометы, астероиды, туманности, галактики и др.
АСТРОНОМИЯ — наука, изучающая небесные тела (планеты, астероиды, кометы, звезды, галактики и т. д.) Астрономия также изучает совокупность небесных тел и то, что находится между ними, то есть Вселенную.
В древности, хотя наблюдения велись невооруженным глазом, изучение звезд позволяло человеческим группам совершенствовать свою деятельность, создавая календари и карты и предсказывая явления.
Финикийцы, например, изучали небо, чтобы передвигаться и развивать свою навигацию.
Астрономы изучают Вселенную, ее галактики и небесные тела, а также наблюдают за изменениями в Солнечной системе с помощью спутников, телескопов и высокотехнологичных камер для записи взрывов гигантских звезд, таких как сверхновые, или появления черных дыр.
Культурная астрономия изучает производство знаний о небе, связанных с социокультурными проявлениями народов, имеющих потенциал для рассмотрения культурного разнообразия в контексте уроков естествознания.
Астрономия — междисциплинарная наука, изучающая звезды, планеты и естественные спутники, а также явления, происходящие в космическом пространстве. … Поэтому именно естествознание изучает явления и небесные тела, такие как планеты, звезды, кометы, галактики, туманности и само пространство.
В астрономии Вселенной соответствует совокупность всего существующего вещества и энергии. Он объединяет звезды: планеты, кометы, звезды, галактики, туманности, спутники и другие.
…Ему около 800 миллионов лет и помимо Солнца и Луны это самое яркое небесное тело на небе, поэтому оно и известно…
Видимые астрономические элементы — это небесные тела, которые можно увидеть невооруженным глазом или в телескопы, такие как планеты, звезды, астероиды, метеоры и спутники.
По словам астронома, новичкам следует изучить теоретические основы, прежде чем приступать к наблюдениям. Именно поэтому главная характеристика, которой должен обладать начинающий астроном, по мнению профессора, — это терпение. Для новичков в астрономии идеально всегда начинать с бинокля.
Астрономия в повседневной жизни | IAU
Марисса Розенберг, Педро Руссо (EU-UNAWE, Лейденская обсерватория/Лейденский университет, Нидерланды), Джорджия Бладон, Ларс Линдберг Кристенсен (ESO, Германия)
См. также Rosenberg, M., Russo, P., Bladon , Г. и Кристенсен, Л.Л., Астрономия в повседневной жизни CAPjournal 14, 2013 г.
Введение
Передача технологий
От астрономии к промышленности
От астрономии к аэрокосмическому сектору
От астрономии к энергетическому сектору
Астрономия и медицина
Астрономия в повседневной жизни
Астрономия и международное сотрудничество
Резюме
Ссылки
Введение
На протяжении всей истории люди смотрели в небо, чтобы ориентироваться в бескрайних океанах, решать, когда сажать урожай и отвечать на вопросы откуда мы пришли и как мы сюда попали.
Это дисциплина, которая открывает нам глаза, дает представление о нашем месте во Вселенной и может изменить то, как мы видим мир. Когда Коперник заявил, что Земля не является центром Вселенной, это вызвало революцию. Революция, посредством которой религия, наука и общество должны были приспособиться к этому новому мировоззрению.
Астрономия всегда оказывала значительное влияние на наше мировоззрение. Ранние культуры отождествляли небесные объекты с богами и воспринимали их движения по небу как пророчества о том, что должно произойти. Сейчас мы назвали бы это астрологией, далекой от неопровержимых фактов и дорогих инструментов сегодняшней астрономии, но в современной астрономии все еще есть намеки на эту историю. Возьмем, к примеру, названия созвездий: Андромеда, закованная в цепи дева из греческой мифологии, или Персей, спасший ее полубог.
Теперь, по мере того, как наше понимание мира прогрессирует, мы обнаруживаем, что сами и наш взгляд на мир еще больше переплетаются со звездами.
Открытие того, что основные элементы, которые мы находим в звездах, а также газ и пыль вокруг них, являются теми же элементами, из которых состоят наши тела, еще больше углубило связь между нами и космосом. Эта связь затрагивает нашу жизнь, и благоговение, которое она внушает, возможно, является причиной того, что прекрасные изображения, которые дает нам астрономия, так популярны в современной культуре.
В астрономии все еще остается много нерешенных вопросов. Текущие исследования изо всех сил пытаются понять такие вопросы, как: «Сколько нам лет?», «Какова судьба Вселенной?» и, возможно, самый интересный: «Насколько уникальна Вселенная, и могла ли когда-нибудь существовать жизнь в немного другой Вселенной?» Но астрономия также каждый день бьет новые рекорды, определяя самые дальние расстояния, самые массивные объекты, самые высокие температуры и самые сильные взрывы.
Поиск ответов на эти вопросы является фундаментальной частью человеческого бытия, однако в современном мире становится все более важным иметь возможность оправдать поиск ответов.
Трудности описания важности астрономии и фундаментальных исследований в целом хорошо резюмируются следующей цитатой:0003
«Сохранять знания легко. Передача знаний также проста. Но получение новых знаний не является ни легким, ни прибыльным в краткосрочной перспективе. Фундаментальные исследования в долгосрочной перспективе оказываются прибыльными, и, что немаловажно, они являются силой, обогащающей культуру любого общества разумом и базовой истиной».
– Ахмед Зевали, лауреат Нобелевской премии по химии (1999).
Хотя мы живем в мире, сталкивающемся со многими насущными проблемами голода, бедности, энергии и глобального потепления, мы утверждаем, что астрономия имеет долгосрочные преимущества, которые столь же важны для цивилизованного общества. Несколько исследований (см. ниже) показали нам, что инвестиции в научное образование, исследования и технологии приносят большую отдачу — не только в экономическом, но и в культурном и косвенном плане для населения в целом — и помогают странам справляться с кризисами и преодолевать их.
Научно-техническое развитие страны или региона тесно связано с индексом человеческого развития — статистикой, которая является мерой продолжительности жизни, образования и дохода (Трумэн, 19).49).
Есть и другие работы, которые помогли ответить на вопрос «Почему важна астрономия?» Доктор Роберт Эйткен, директор Ликской обсерватории, показывает нам, что даже в 1933 г. существовала потребность в обосновании нашей науки в своей статье, озаглавленной «Использование астрономии » (Aitken, 1933). Его последняя фраза резюмирует его чувства: «Дать человеку еще больше знаний о вселенной и помочь ему «научиться смирению и познать возвышение» — такова миссия астрономии». Совсем недавно К. Рене Джеймс написала статью, в которой описала последние технологические достижения, за которые мы можем поблагодарить астрономию, такие как GPS, медицинские изображения и беспроводной Интернет (Рене Джеймс, 2012). В защиту радиоастрономии Дэйв Финли в книге «Финли» (2013) пишет: «В целом, астрономия была краеугольным камнем технического прогресса на протяжении всей истории, может внести большой вклад в будущее и дает всем людям фундаментальное представление о нашем месте в невообразимо обширная и захватывающая вселенная».
Астрономия и смежные области находятся в авангарде науки и техники; отвечая на фундаментальные вопросы и внедряя инновации. Именно по этой причине в стратегическом плане Международного астрономического союза (МАС) на 2010–2020 годы основное внимание уделяется трем основным направлениям: технологии и навыки; наука и исследования; и культура и общество.
Хотя «исследования голубого неба», такие как астрономия, редко приносят непосредственный ощутимый результат в краткосрочной перспективе, проведение этих исследований требует передовых технологий и методов, которые могут в долгосрочной перспективе благодаря более широкому применению иметь значение .
Множество примеров, многие из которых приведены ниже, показывают, как изучение астрономии способствует развитию технологий, экономики и общества, постоянно стремясь к инструментам, процессам и программному обеспечению, которые выходят за рамки наших нынешних возможностей.
Плоды научно-технического развития в астрономии, особенно в таких областях, как оптика и электроника, стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни с такими приложениями, как персональные компьютеры, спутники связи, мобильные телефоны, системы глобального позиционирования, солнечные панели и магнитно-резонансные томографы (МРТ).
Хотя изучение астрономии принесло множество материальных, денежных и технологических выгод, возможно, наиболее важным аспектом астрономии является не экономическое измерение. Астрономия произвела и продолжает революционизировать наше мышление в мировом масштабе. В прошлом астрономия использовалась для измерения времени, обозначения времен года и навигации по бескрайним океанам. Как одна из древнейших наук, астрономия является частью истории и корней каждой культуры. Он вдохновляет нас красивыми изображениями и обещает ответы на важные вопросы. Он действует как окно в огромные размеры и сложность космоса, рассматривая Землю в перспективе и способствуя глобальному гражданству и гордости за нашу родную планету.
Несколько отчетов в США (National Research Council, 2010) и Европе (Bode et al., 2008) указывают на то, что основным вкладом астрономии являются не только технологические и медицинские приложения (передача технологий, см. ниже), но и уникальная перспектива, которая расширяет наши горизонты и помогает нам открыть для себя величие Вселенной и наше место в ней.
На более серьезном уровне астрономия помогает нам понять, как продлить выживание нашего вида. Например, крайне важно изучить влияние Солнца на климат Земли и то, как оно повлияет на погоду, уровень воды и т. д. Только изучение Солнца и других звезд может помочь нам понять эти процессы во всей их полноте. Кроме того, картографирование движения всех объектов нашей Солнечной системы позволяет прогнозировать потенциальные угрозы нашей планете из космоса. Такие события могут привести к серьезным изменениям в нашем мире, что наглядно продемонстрировало падение метеорита в Челябинске, Россия, в 2013 году9.0003
На личном уровне обучение астрономии нашей молодежи также имеет большое значение. Было доказано, что учащиеся, занимающиеся образовательной деятельностью, связанной с астрономией, в начальной или средней школе, с большей вероятностью сделают карьеру в области науки и техники и будут в курсе научных открытий (National Research Council, 1991). Это приносит пользу не только астрономии, но и другим научным дисциплинам.
Астрономия — одна из немногих областей науки, которая напрямую взаимодействует с обществом. Не только преодолевая границы, но и активно продвигая сотрудничество по всему миру. В следующей статье мы обрисовываем материальные аспекты вклада астрономии в различные области.
Передача технологий
От астрономии к промышленности
Некоторые из наиболее полезных примеров передачи технологий между астрономией и промышленностью включают достижения в области обработки изображений и связи. Например, пленка под названием Kodak Technical Pan широко используется медицинскими и промышленными спектроскопистами, промышленными фотографами и художниками и изначально была создана для того, чтобы астрономы-солнечники могли фиксировать изменения в структуре поверхности Солнца. Кроме того, разработка Технического Пана, опять-таки обусловленная требованиями астрономов, использовалась в течение нескольких десятилетий (пока не была снята с производства) для обнаружения больных сельскохозяйственных культур и лесов, в стоматологии и медицинской диагностике, а также для зондирования слоев живописи с целью выявления подделок.
(Национальный исследовательский совет, 1991).
В 2009 году Уиллард С. Бойл и Джордж Э. Смит были удостоены Нобелевской премии по физике за разработку еще одного устройства, которое будет широко использоваться в промышленности. Датчики для захвата изображений, разработанные для астрономических изображений, известные как устройства с зарядовой связью (ПЗС), были впервые использованы в астрономии в 1976 году. В течение нескольких лет они заменили пленку не только в телескопах, но и в личных камерах многих людей, веб-камерах. и мобильные телефоны. Усовершенствование и популярность ПЗС объясняются решением НАСА использовать сверхчувствительную технологию ПЗС на космическом телескопе Хаббл (Kiger & English, 2011).
В области связи радиоастрономия предоставила множество полезных инструментов, устройств и методов обработки данных. Многие успешные коммуникационные компании изначально были основаны радиоастрономами. Компьютерный язык FORTH изначально был создан для использования в 36-футовом телескопе Китт-Пик и стал основой для высокодоходной компании (Forth Inc.
Некоторые другие примеры передачи технологий между астрономией и промышленностью перечислены ниже (National Research Council, 2010):
Компания General Motors использует язык астрономического программирования Interactive Data Language (IDL) для анализа данных об автомобильных авариях.
Первые патенты на методы обнаружения гравитационного излучения, возникающего при ускорении массивных тел, были приобретены компанией, чтобы помочь им определить гравитационную устойчивость подземных нефтяных резервуаров.
Телекоммуникационная компания AT&T использует Image Reduction and Analysis Facility (IRAF) — набор программного обеспечения, написанного в Национальной оптической астрономической обсерватории — для анализа компьютерных систем и графики физики твердого тела.
Ларри Альтшулер, астроном, отвечал за развитие томографии — процесса визуализации в разрезах с использованием проникающей волны — благодаря своей работе по реконструкции солнечной короны по ее проекциям.
(Шулер, доктор медицинских наук, 1979 г.)
(Шулер, доктор медицинских наук, 1979 г.)От астрономии к аэрокосмическому сектору
Аэрокосмический сектор использует большую часть своих технологий с астрономией, в частности, в области телескопов и приборов, методов формирования изображений и обработки изображений.
С момента разработки космических телескопов сбор информации для обороны перешел от использования наземных к воздушным и космическим методам. Спутники оборонного назначения, по сути, представляют собой телескопы, направленные на Землю, и для них требуются технологии и оборудование, идентичные тем, которые используются в их астрономических аналогах. Кроме того, для обработки спутниковых изображений используется то же программное обеспечение и процессы, что и для астрономических изображений.
Некоторые конкретные примеры астрономических разработок, используемых в обороне, приведены ниже (National Research Council, 2010):
Наблюдения за звездами и модели звездных атмосфер используются для различения ракетных шлейфов и космических объектов.
Тот же метод сейчас изучается для использования в системах раннего предупреждения.Наблюдения за распределением звезд на небе, которые используются для наведения и калибровки телескопов, также используются в аэрокосмической технике.
Астрономы разработали солнечный счетчик фотонов — устройство, которое может измерять частицы света от источника в течение дня, не будучи перегруженным частицами, исходящими от Солнца. Теперь это используется для обнаружения ультрафиолетовых (УФ) фотонов, исходящих от выхлопа ракеты, что позволяет создать систему предупреждения об УФ-ракетах практически без ложных срабатываний. Та же технология может быть использована для обнаружения токсичных газов.
Спутники глобальной системы позиционирования (GPS)- полагаются на астрономические объекты, такие как квазары и далекие галактики, для определения точного положения.
Тот же метод сейчас изучается для использования в системах раннего предупреждения.От астрономии к энергетике
Астрономические методы могут использоваться для поиска новых ископаемых видов топлива, а также для оценки возможности новых возобновляемых источников энергии (National Research Council, 2010):
Две нефтяные компании, Texaco и BP, используют IDL для анализа образцов керна вокруг нефтяных месторождений, а также для общих исследований нефти.
Австралийская компания Ingenero создала коллекторы солнечного излучения, чтобы использовать энергию Солнца для производства энергии на Земле. Они создали коллекторы диаметром до 16 метров, что возможно только при использовании графитового композитного материала, разработанного для массива орбитальных телескопов.
Технология, предназначенная для визуализации рентгеновских лучей в рентгеновских телескопах, конструкция которых отличается от конструкции телескопов видимого света, теперь используется для наблюдения за синтезом плазмы. Если бы термоядерный синтез, при котором два легких атомных ядра сливаются в более тяжелое ядро, стал бы возможным контролировать, это могло бы стать ответом на безопасную, чистую энергию.
Астрономия и медицина
Астрономы постоянно пытаются увидеть объекты, которые становятся все тусклее и находятся дальше. Медицина борется с похожими проблемами: увидеть то, что скрыто внутри человеческого тела.
Наряду с этими методами визуализации астрономия разработала множество языков программирования, которые значительно упрощают обработку изображений, в частности, IDL и IRAF. Эти языки широко используются для медицинских приложений (Шашарина, 2005).
Другим важным примером вклада астрономических исследований в медицину является создание чистых рабочих зон. Производство космических телескопов требует чрезвычайно чистой окружающей среды, чтобы предотвратить попадание пыли или частиц, которые могут заслонить или заблокировать зеркала или инструменты на телескопах (например, в миссии STEREO НАСА; Груман, 2011).
Ниже перечислены некоторые другие прямые применения астрономических инструментов в медицине:
Сотрудничество между фармацевтической компанией и Кембриджским центром автоматического измерения пластин позволяет быстрее анализировать образцы крови больных лейкемией и, таким образом, обеспечивает более точную смену лекарств (National Research Council, 1991).
Радиоастрономы разработали метод, который сейчас используется как неинвазивный способ обнаружения опухолей. Комбинируя это с другими традиционными методами, можно получить истинно положительный уровень обнаружения 96% у больных раком молочной железы (Barret et al., 1978).
Небольшие термодатчики, первоначально разработанные для контроля температуры инструментов телескопа, теперь используются для контроля нагрева в неонатологических отделениях — отделениях для ухода за новорожденными (National Research Council, 1991).
Низкоэнергетический рентгеновский сканер, разработанный НАСА, в настоящее время используется для амбулаторной хирургии, спортивных травм и в клиниках стран третьего мира. Он также использовался Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для изучения того, были ли некоторые таблетки загрязнены (National Research Council, 19).91).
- Программное обеспечение для обработки спутниковых снимков, сделанных из космоса, теперь помогает исследователям-медикам разработать простой метод широкомасштабного скрининга болезни Альцгеймера (ESA, 2013).
Смотреть через заполненный жидкостью, постоянно движущийся глаз живого человека не так уж отличается от попытки наблюдать астрономические объекты через турбулентную атмосферу, и, кажется, один и тот же фундаментальный подход работает в обоих случаях. Адаптивная оптика, используемая в астрономии, может использоваться для визуализации сетчатки у живых пациентов для изучения таких заболеваний, как дегенерация желтого пятна и пигментный ретинит, на ранних стадиях.
(Бостонская корпорация микромашин, 2010 г.)
(Бостонская корпорация микромашин, 2010 г.)Астрономия в повседневной жизни
Многие вещи, с которыми люди сталкиваются в повседневной жизни, появились благодаря астрономическим технологиям. Возможно, наиболее часто используемым изобретением астрономии является беспроводная локальная сеть (WLAN). В 1977 году Джон О’Салливан разработал метод повышения резкости изображений с радиотелескопа. Этот же метод применялся к радиосигналам в целом, особенно к сигналам, предназначенным для усиления компьютерных сетей, которые теперь являются неотъемлемой частью всех реализаций WLAN (Hamaker et al., 19).77).
Другие важные для повседневной жизни технологии, изначально разработанные для астрономии, перечислены ниже (National Research Council, 2010):
- Технология рентгеновской обсерватории
также используется в современных рентгеновских лентах для багажа в аэропортах.
В аэропортах газовый хроматограф для разделения и анализа соединений, разработанный для миссии на Марс, используется для проверки багажа на наличие наркотиков и взрывчатых веществ.
Полиция использует ручные фотометры химической потребности в кислороде (ХПК) — инструменты, разработанные астрономами для измерения интенсивности света, — чтобы проверить прозрачность окон автомобилей в соответствии с законом.
Гамма-спектрометр, первоначально использовавшийся для анализа лунного грунта, теперь используется в качестве неинвазивного способа исследовать структурные недостатки исторических зданий или заглянуть за хрупкие мозаики, такие как базилика Святого Марка в Венеции.
Более тонким, чем эти вклады в технологии, является вклад астрономии в наше представление о времени. Первые календари были основаны на движении Луны, и даже то, как мы определяем секунду, связано с астрономией. Атомные часы, разработанные в 1955 году, были откалиброваны с использованием астрономического эфемеридного времени — бывшей стандартной шкалы астрономического времени, принятой МАС в 1952 году. Это привело к согласованному на международном уровне новому определению секунды (Markowitz et al.
, 19).58).
Все это очень осязаемые примеры влияния астрономии на нашу повседневную жизнь, но астрономия также играет важную роль в нашей культуре. Есть много книг и журналов по астрономии для неастрономов. «Краткая история времени » Стивена Хокинга — бестселлер, продано более десяти миллионов экземпляров (Париж, 2007 г.), а телесериал Карла Сагана « Космос: Личное путешествие » посмотрели более 500 человек в более чем 60 странах. миллионов человек (НАСА, 2009 г.)).
Многие не астрономы также занимались астрономией во время Международного года астрономии 2009 (IYA2009), крупнейшего образовательного и информационно-просветительского мероприятия в области науки. IYA2009 охватила более восьмисот миллионов человек благодаря тысячам мероприятий в более чем 148 странах (IAU, 2010).
Астрономия и международное сотрудничество
Научные и технологические достижения дают большое конкурентное преимущество любой стране. Нации гордятся тем, что обладают самыми эффективными новыми технологиями, и стремятся к новым научным открытиям.
Но, возможно, более важным является то, как наука может объединять нации, поощряя сотрудничество и создавая постоянный поток, поскольку исследователи путешествуют по всему миру для работы в международных учреждениях.
Астрономия особенно хорошо подходит для международного сотрудничества из-за необходимости иметь телескопы в разных местах по всему миру, чтобы увидеть все небо. По крайней мере, еще в 1887 году, когда астрономы со всего мира объединили свои телескопические изображения и составили первую карту всего неба, в астрономии существовало международное сотрудничество, а в 1920 году Международный астрономический союз стал первым международным научным союзом.
Помимо необходимости видеть небо с разных точек зрения на Земле, строительство астрономических обсерваторий на земле и в космосе чрезвычайно дорого. Поэтому большинство существующих и планируемых обсерваторий принадлежат нескольким странам. Все это сотрудничество до сих пор было мирным и успешным. Некоторые из наиболее примечательных:
Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакама (ALMA), международное партнерство Европы, Северной Америки и Восточной Азии в сотрудничестве с Республикой Чили, является крупнейшим астрономическим проектом из существующих.
Европейская южная обсерватория (ESO), в состав которой входят 14 европейских стран и Бразилия, расположена в Чили.
Сотрудничество с крупными обсерваториями, такими как космический телескоп Хаббл НАСА/ЕКА между США и Европой.
Резюме
В приведенном выше тексте мы обрисовали как материальные, так и нематериальные причины того, что астрономия является важной частью общества. Хотя мы сосредоточились в основном на передаче технологий и знаний, возможно, самым важным вкладом по-прежнему является тот факт, что астрономия позволяет нам осознать, как мы вписываемся в огромную Вселенную. Американский астроном Карл Саган показал нам один из самых простых и наиболее вдохновляющих вкладов астрономии в развитие общества в своей книге 9.0032 Бледно-голубая точка :
Говорят, что астрономия — это унизительный опыт, который закаляет характер. Возможно, нет лучшей демонстрации глупости человеческого тщеславия, чем этот далекий образ нашего крошечного мира.
Для меня это подчеркивает нашу ответственность относиться друг к другу более доброжелательно, а также сохранять и лелеять бледно-голубую точку, единственный дом, который мы когда-либо знали».
Ссылки
Эйткен, Р.Г. 1933, Использование астрономии . Астрономическое общество Тихого океана. Листовка 59, December 1933, 33-36
Bode, Cruz & Molster 2008, Дорожная карта инфраструктуры ASTRONET: стратегический план европейской астрономии , http://www.eso.org/public/archives/books/pdfsm/book_0045. pdf, август 2013 г.
Boston Micromachines Corporation, https://www.photonicsonline.com/doc/adaptive-optics-101-0001, 2010
Clark, H. 2012, Современные чистые помещения, изобретенные физиком Sandia, все еще используются 50 лет спустя , https://share.sandia.gov/news/resources/news_releases/cleanroom_50th, июнь 2013 г.
ESA 2013, Идентификация болезни Альцгеймера с помощью космического программного обеспечения , http://www.
esa.int/Our_Activities/Technology/TTP2/Identifying_Alzheimer’s_using_space_software, июль 2013 г.
Finley, D., Value of Radio Astronomy 3, 9003 http ://www.nrao.edu/index.php/learn/radioastronomy/radioastronomyvalue, получено в ноябре 2013 г.
Груман, Дж. Б. 2011, Артефакты изображения — дефекты телескопа и камеры , http://stereo.gsfc.nasa.gov /artifacts/artifacts_camera.shtml, август 2013 г.
Hamaker, J.P., O’Sullivan, J.D. & Noordam J.D. 1977, Резкость изображения, оптика Фурье и интерферометрия с избыточным интервалом , J. Opt. соц. Am., 67(8), 1122–1123
Международный астрономический союз, 2010 г., Международный год астрономии 2009 г. охватил сотни миллионов людей: опубликован итоговый отчет , http://www.astronomy2009.org/news/pressreleases/ detail/iya1006, август 2013 г.
Международный астрономический союз 2012 г., Стратегический план МАС «Астрономия для развития» на 2010–2012 гг. . https://www.iau.
org/static/education/strategicplan_2010-2020.pdf, июнь 2013 г.
Kiger, P. & English, M. 2011, 10 лучших изобретений НАСА , http://www.howstuffworks. com/innovation/inventions/top-5-nasa-inventions.htm, июнь 2013 г.
Markowitz, W. et al. 1958, Частота цезия с точки зрения эфемеридного времени , Physical Review Letters 1, 105–107
Национальный исследовательский совет 1991, Рабочие документы: отчеты группы по астрономии и астрофизике , Вашингтон, округ Колумбия: The National Academys Press
Национальный исследовательский совет 2010, Новые миры, новые горизонты в астрономии и астрофизике . Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press
Paris, N. 2007, Хокинг испытает невесомость , The Daily Telegraph, http://www.telegraph.co.uk/news/worldnews/1549770/Hawking-to- experience-zero-gravity.html, август 2013 г.
Renée James, C. 2012, Что астрономия сделала для вас в последнее время? , www.
astronomy.com, май 2012 г., стр. 30–35
Шашарина С.Г. и др. 2005, GRIDL: высокопроизводительный и распределенный интерактивный язык данных , Высокопроизводительные распределенные вычисления, HPDC-14. Труды. 14-й Международный симпозиум IEEE, 291–292
Шулер, доктор медицины, 1979 г., в Реконструкция изображения на основе проекций (изд. Г. Т. Герман, Берлин: Спрингер), 105
StarChild, StarChild: доктор Карл Саган, НАСА http://starchild.gsfc.nasa.gov/docs/StarChild/whos_who_level2/sagan.html, октябрь 2009 г.
Truman, H. 1949, Инаугурационная речь президента , http://www.trumanlibrary.org/whistlestop/50yr_archive/inagural20jan1949.htm, июнь 2013 г. .wikipedia.org/wiki/Technical_Pan, апрель 2013 г.
Астрономия: определение, история и типы
Далекие галактики разбросаны по всему полю зрения космического телескопа Джеймса Уэбба. (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА, CSA и STScI) Астрономия — одна из старейших научных дисциплин, которая прошла путь от скромного начала подсчета звезд и составления карт созвездий невооруженным глазом до впечатляющей демонстрации технологических возможностей человечества, которую мы наблюдаем сегодня.
Несмотря на прогресс, достигнутый астрономией на протяжении тысячелетий, астрономы все еще усердно работают над тем, чтобы понять природу Вселенной и место человека в ней. Этот вопрос только усложнялся по мере того, как наше понимание Вселенной росло вместе с нашими расширяющимися техническими возможностями.
По мере того как глубины неба открывались перед нашими все более совершенными телескопами, а чувствительные детекторы позволяли нам обнаруживать самые странные типы сигналов, усыпанное звездами небо, на которое смотрели наши предки, превратилось в зоопарк ошеломляющих объектов, включая черные дыры, белые карлики, нейтронные звезды и сверхновые звезды.
Связанный: Известные астрономы: Как эти ученые сформировали астрономию
В то же время двухмерные созвездия, которые вдохновляли воображение ранних наблюдателей за небом, были сведены к оптической иллюзии, за которой кружащиеся галактики проносятся через пространство-время раскрывает историю, которая началась с Большого взрыва около 13,8 миллиардов лет назад.
Вот как развивалась история астрономии и наше понимание Вселенной.
История астрономии: начало
Большинство сегодняшних жителей планеты Земля живут в окружении неотвратимого сияния современного городского освещения и с трудом могут себе представить внушающее благоговение присутствие нетронутого звездного неба, которое освещало ночи для древних племен и ранних цивилизаций. Мы можем догадаться, как привлекало наших предков это ошеломляющее зрелище, исходя из той роли, которую наблюдение за небом играло в их жизни.
Древние памятники, такие как 5000-летний Стоунхендж в Великобритании, были построены, чтобы отражать движение солнца по небу, что помогало следить за временем и организовывать жизнь в эпоху, которая зависела исключительно от по сезонам. Были обнаружены произведения искусства, изображающие луну и звезды, которым несколько тысяч лет, например, «самая старая в мире звездная карта» — диск Небры бронзового века .
Древние ассиро-вавилонцы около 1000 г.
до н.э. систематически наблюдаемые и зарегистрированные периодические движения небесных тел, по данным Европейского космического агентства (ESA), и аналогичные записи существуют также из раннего Китая. На самом деле, согласно Орегонскому университету, астрономию можно считать первой наукой , поскольку именно о ней существуют самые старые письменные записи.
Древние греки подняли наблюдение за небом на новый уровень. Аристарх Самосский предпринял первую (весьма неточную) попытку вычислить расстояние от Земли до Солнца и Луны, а Гиппарх , которого иногда считают отцом эмпирической астрономии, каталогизировал положения более 800 звезд невооруженным глазом. Он также разработал шкалу яркости, которая, по данным ESA, используется до сих пор.
Диск из Небры, возраст которого оценивается в 3600 лет, является одним из старейших известных артефактов, изображающих ночное небо. (Изображение предоставлено Фрэнком Винсенцем)История астрономии: появление телескопа
В Средние века астрономия продолжала развиваться в Азии и исламском мире.
Исламские ученые продолжали опираться на знания древних греков, расширяя каталог, представленный Гиппархом. Они также разработали новые инструменты для измерения положения объектов на небе, такие как квадрант и секстант, согласно ESA .
Однако первый настоящий прорыв в освоении человечеством Вселенной произошел с изобретением телескопа в 17 веке . Итальянский астроном Галилео Галилей был одним из первых, кто внедрил и разработал эту технологию, которая позволила ему добиться значительных успехов в понимании нашей Солнечной системы.
Названный «отцом современной науки» не кем иным, как великим Альбертом Эйнштейном, Галилей смог зарисовать поверхность Луны, открыть главные спутники Юпитера, найти солнечные пятна на Солнце и многое другое благодаря телескоп.
Изобретение телескопа ускорило астрономию. Несмотря на возражения католической церкви, представление о том, что Земля не является центром вселенной, а вращается вокруг Солнца вместе с другими планетами и их лунами, больше нельзя было отрицать.
Астрономия в то время играла ключевую роль, помогая мореплавателям и путешественникам ориентироваться на земном шаре, и поэтому, во-первых, финансируемые государством обсерватории, Парижская обсерватория и Королевская Гринвичская обсерватория были основаны в 1667 и 1675 годах соответственно с целью создания более точных звездных карт.
В 18 веке астрономам впервые удалось рассчитать расстояние до ближайшей звезды, добавив в звездные каталоги третье измерение.
Появление фотографии в 19 веке упростило составление карт ночного неба, и каталоги звездного положения быстро выросли с нескольких тысяч до десятков тысяч звезд, по данным ЕКА . Первые фотографии Луны и Солнца были опубликованы в 1840-х годах, а примерно десятилетие спустя последовали изображения первой звезды, Веги.
Открытие спектроскопии , дисциплины, изучающей способность вещества расщеплять свет на разные длины волн в зависимости от его химического состава, открыло новые и совершенно неожиданные направления астрономических исследований во второй половине XIX века.
С помощью спектроскопии астрономы могли изучать химический состав небесных объектов, сначала близких, таких как Луна и Солнце, а затем и более далеких, включая другие звезды и даже галактики. Внезапно астрономия оказалась не только в том, где находятся вещи во Вселенной, но и в том, из чего они сделаны.
(открывается в новой вкладке)
История астрономии: бум современной эпохи
Рука об руку с общим технологическим прогрессом, достигающим ракетной скорости, который мир наблюдал с начала 20-го века. век расширил способность астрономов видеть дальше и точнее анализировать.
В начале 20-го века быстрое усовершенствование телескопических технологий впервые заставило астрономов задуматься о том, является ли Млечный Путь синонимом Вселенной или только одной из многих звездных вселенных, разбросанных в космосе.
Американский астроном Эдвин Хаббл решил этот вопрос в 1920-х годов, когда ему впервые удалось различить отдельные звезды в туманности Андромеды, известной сегодня как галактика Андромеды, и в конечном итоге вычислить их расстояния от Земли. Эти звезды были настолько дальше, чем что-либо еще в нашей галактике, что Хаббл пришел к выводу, что Андромеда — это отдельный Млечный Путь. Перед глазами астрономов внезапно развернулась новая, гораздо более глубокая Вселенная.
Другие “туманности” вскоре были подтверждены как галактики. В течение десятилетия астрономы поняли, что эти туманности удаляются от Земли тем быстрее, чем дальше они находятся, согласно Science News . Это открытие привело к мысли, что Вселенная расширялась, вероятно, со времен гигантского взрыва, породившего ее в самом далеком прошлом. Так родилась теория Большого взрыва.
Вторая мировая война еще больше ускорила технический прогресс, открыв эру космических полетов и исследования Вселенной из космоса. То, что всего несколько десятилетий назад казалось фантастикой, быстро стало реальностью.
В 1957 году в СССР был запущен первый в истории искусственный спутник Земли. С тех пор на спутники будут устанавливаться все более и более сложные научные приборы, и начнет появляться картина орбитальной среды вокруг Земли. В 19В 1962 году «Маринер-2» НАСА стал первым космическим кораблем, посетившим другую планету, Венеру, а в 1964 году первый радиоастрономический спутник Великобритании «Ариэль-2» вышел на орбиту.
Кульминацией космической гонки 1960-х годов стала успешная высадка на Луну в рамках программы «Аполлон». Ученые на Земле впервые смогли подержать в руках нетронутые куски горной породы с другого небесного тела. СССР отпраздновал собственные успехи с луноходом «Луноход», который с помощью бортовых приборов проанализировал 25 проб лунного грунта.
В 1968 году НАСА запустило Орбитальную астрономическую обсерваторию 2 по прозвищу Звездочет, что стало первой попыткой изучить более широкую Вселенную из космоса, по данным США. Сегодня (откроется в новой вкладке).
Всего год спустя начали формироваться планы относительно космического телескопа Хаббла, хотя потребовалось более двух десятилетий, чтобы поднять этот грандиозный телескоп с земли.
С тех пор десятки зондов были отправлены для изучения тел Солнечной системы, включая планеты, кометы, луны и астероиды. Космические телескопы вместе с еще более мощными наземными телескопами открыли усыпанное звездами небо в деталях, которые древние соплеменники даже не могли себе представить.
Космический телескоп Джеймса Уэбба , запущенный в Рождество 2021 года, представляет собой вершину этого вечного стремления, которое началось тысячи лет назад и выросло из скромного начала. Тем не менее, чем больше видят астрономы, тем больше вопросов возникает, а ответы на великие вопросы о природе Вселенной и нашем месте в ней остаются неуловимыми.
Космический телескоп Хаббла, запущенный в 1991 году, дал толчок астрономическим исследованиям. (Изображение предоставлено НАСА)(открывается в новой вкладке)
Типы астрономии
Примерно в прошлом столетии астрономия разделилась на два лагеря — наблюдательная астрономия (с использованием телескопов и камер для сбора данных о ночном небе) и теоретическая астрономия (с использованием эти данные для анализа, моделирования и теоретизирования о том, как работают объекты и явления).
Они дополняют друг друга, но в рамках этих двух широких категорий современная астрономия включает в себя множество подмножеств, от астрометрии до экзопланетологии, которые по сути пересекаются, но помогают объяснить многие вещи, которые делают астрономы. Вот что они означают:
- Астрометрия: Эта древняя отрасль астрономии занимается точными расчетами движения Солнца, Луны и планет. Он включает предсказания солнечных и лунных затмений и метеоритных дождей. Он также включает экзопланетологию, относительно новую и очень захватывающую область, которая занимается открытием и характеристикой планет за пределами Солнечной системы.
- Планетарная астрономия: Как возникла Солнечная система? Это центральный вопрос, пронизывающий планетарную астрономию, которая занимается образованием, эволюцией и гибелью планет, лун и других объектов Солнечной системы, а также включает в себя планетарную геологию.
- Астрофизика : Астрофизики применяют законы и теории физики к астрономическим наблюдениям. Это попытка понять механизм создания Вселенной и того, как она развивалась и будет развиваться.
- Астрохимия: Астрохимики изучают состав и реакции атомов, молекул и ионов в космосе.
- Астробиология: Эта зарождающаяся и пока в основном теоретическая область астрономии изучает жизнь за пределами Земли.
- Звездная астрономия: Изучение жизненного цикла и структуры Солнца и звезд, звездная астрономия касается классификации звезд и звездного населения.
- Галактическая астрономия: астрономов изучают нашу галактику Млечный Путь, а внегалактические астрономы смотрят за ее пределы, чтобы определить, как эти группы звезд формируются, изменяются и умирают.
- Космология: Хотя иногда это слово используется для обозначения астрономии, строго говоря, космология относится к науке о происхождении и природе Вселенной. Ключевой концепцией в космологии является Теория Большого Взрыва , наиболее широко принятое объяснение того, как возникла Вселенная. Космология также включает чисто теоретические предметы, включая теорию струн, темную материю и темную энергию , а также понятие множественных вселенных.
Это попытка понять механизм создания Вселенной и того, как она развивалась и будет развиваться.
Космология также включает чисто теоретические предметы, включая теорию струн, темную материю и темную энергию , а также понятие множественных вселенных.(откроется в новой вкладке)
Что такое оптическая, инфракрасная и радиоастрономия?
Вся астрономия занимается изучением различных длин волн электромагнитного спектра, который включает радио-, микроволновые, инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. Чтобы получить полную картину происходящего, астрономам необходимо изучить различные длины волн света.
Оптическая астрономия — это изучение небесных объектов с помощью телескопов, которые наблюдают видимый свет. Инфракрасный свет можно обнаружить за пределами земной атмосферы, поэтому космические обсерватории, такие как космический телескоп Хаббла и космический телескоп Джеймса Уэбба.
Радиоастрономия — это изучение неба в радиочастотах; радиотелескопы обнаруживают и усиливают радиоволны из космоса.
Проблема с астрономией
Как бы они ни наблюдали вселенную, астрономы получают только снимки планет, звезд и галактик, которые они изучают. Таким образом, хотя существуют десятки различных направлений астрономии, на практике многие из них должны пересекаться, чтобы астроном мог получить как можно более полное представление об объектах, существующих миллионы или миллиарды лет.
Мы находимся на пороге появления невероятно захватывающей новой технологии, которая, похоже, произведет революцию в астрономии. В дополнение к космическому телескопу Джеймса Уэбба в этом десятилетии будет запущен ряд новаторских наземных телескопов, в том числе Обсерватория Веры Рубин для обзора всего неба, Чрезвычайно большой телескоп и Массив квадратных километров, крупнейший в мире радиотелескоп.
Астрономы собираются заглянуть глубже в космос, чтобы увидеть невиданные прежде области и объекты.
Разница между астрономией и астрологией
Астрология и астрономия имеют одно происхождение, но за прошедшие века разошлись на непримиримых путях. (Изображение предоставлено: Public Domain Pictures/Andrea Stöckel)(открывается в новой вкладке)
Астрономия и астрология выросли из одних и тех же корней. Древние цивилизации и ранние племена верили, что небо имеет власть над их жизнями и что, наблюдая за движением небесных тел, можно узнать о будущем.
Тесная связь между двумя дисциплинами пережила тысячелетия. По данным Astronomica, в период Возрождения астрономов часто нанимали в качестве личных советников монархов для принятия решений, основанных на положении звезд и планет.
Но по мере того, как в последующие века научный метод укреплялся, астрономия и астрология отдалились друг от друга. В то время как астрономия стала областью серьезных наблюдений, основанных на данных, и поддающихся проверке предсказаний, основанных на самых передовых технологиях, астрология была сведена к области суеверий нового века, где значительно менее образованные предсказатели будущего используют стеклянные кристаллы и упрощенные карты звездного неба.
предсказывать жизненный путь человека.
На самом деле, астрономы отмечают, что из-за неравномерности орбиты Земли положение Солнца в знаках зодиака, которые составляют основу западной астрологии и которые были определены столетия назад, больше не соответствует фактическому положению Солнца. солнце. Таким образом, хотя вам, возможно, сказали, что вы родились в Тельце, на самом деле вы могли родиться в Овне.
Профессии в области астрономии
Если наблюдение за звездами — это ваше призвание и вы думаете сделать это своей жизненной дорогой, вы можете найти полезную информацию о том, что нужно для того, чтобы стать астрономом, на веб-сайте Международного астрономического союза (открывается в новом вкладку). Королевское астрономическое общество также имеет много полезных ресурсов в разделе «Карьера» (откроется в новой вкладке).
Если вы уже продвинулись по пути и ищете подходящую вакансию в соответствии с вашей квалификацией, Американское астрономическое общество перечисляет все виды вакансий по всему миру на своем сайте вакансий .
Если вам интересно, сколько бы вы заработали, работая в сфере астрономии, SciJournal перечисляет десять самых высокооплачиваемых профессий в области астрономии (открывается в новой вкладке).
Дополнительные ресурсы
Прочтите эту подробную серию из трех статей Европейского космического агентства об истории астрометрии с древнейших времен до появления телескопов и современных космических аппаратов. наблюдения (открывается в новой вкладке). В этой рубрике ScienceNews (открывается в новой вкладке) рассказывается о крупных скачках в понимании астрономами Вселенной в первой половине 20-го века. В этой статье Королевского общества представлен подробный обзор эволюции астрономии в послевоенную эпоху . Чтобы узнать больше о первых днях существования телескопа и роли Галилео Галилея в формировании современной астрономии, ознакомьтесь с этой статьей Библиотеки Конгресса.
Библиография
Европейское космическое агентство, История астрометрии. Часть I. Картирование неба с древних времен до наших дней, 1 сентября 2019 г.
https://sci.esa.int/web/gaia/-/53196-the -oldest-sky-maps
Европейское космическое агентство, История астрометрии. Часть II. Телескопы запускают гонку по измерению звездных расстояний, 1 сентября 2019 г.
https://sci.esa.int/web/gaia/-/ 53197-видим-и-измеряем-дальше
Европейское космическое агентство, История астрометрии. Часть III. Астрометрия движется в космос: путеводитель по галактике для картографов
https://sci.esa.int/web/gaia/-/53198-astrometry-in-space
Королевское общество, Краткая история астрономии, астрофизики и космологии 1945-2000, 9 июня 2022 г. //royalsociety.org/blog/2022/06/brief-history-of-astronomy-astrophysics-and-cosmology-1945-2000/
ScienceNews, В 20-м веке астрономы открыли глаза на миллионы галактик, 2 февраля, 2017
https://www.sciencenews.org/blog/context/20th- Century-astronomers-opened-their-minds-gazillions-galaxies
Библиотека Конгресса, Галилей и Телескоп, https://www.