Przedmiot astronomii. §1. Widok Słońca w różnych zakresach fal elektromagnetycznych

Główne gałęzie astronomii

Astronomia jest nauką o Wszechświecie.

Przedmiot astronomii

Astronomia-

Astronomia bada obiekty kosmiczne, zjawiska kosmiczne i procesy kosmiczne.

Astronomia bada podstawowe cechy fizyczne, pochodzenie, strukturę, skład, ruch i ewolucję obiektów kosmicznych. Obiekty kosmiczne- są to ciała kosmiczne i układy ciał kosmicznych, które mają określoną organizację. Pod ciała kosmiczne zrozumiemy wszystkie ciała fizyczne rozważane w astronomii – elementy strukturalne Wszechświata. Do głównych typów obiektów kosmicznych zaliczają się ciała planetarne (planety i ich satelity, asteroidy, komety, meteoroidy), gwiazdy, mgławice oraz środowisko kosmiczne.

Ciała kosmiczne zawarte w systemy kosmiczne, zwykle mają wspólne pochodzenie, są połączone polami grawitacyjnymi i magnetycznymi i poruszają się w przestrzeni jako pojedyncza jednostka. Do głównych typów układów kosmicznych zaliczają się układy planetarne, układy gwiazdowe (gwiazdy podwójne, gromady gwiazd), galaktyki, metagalaktyka i cały Wszechświat. Układy ciał kosmicznych mają nowe cechy, które nie są nieodłączne dla każdego z poszczególnych elementów tego układu: nowe gwiazdy powstają tylko w gigantycznych układach kosmicznych - galaktykach; życie może istnieć jedynie na powierzchni ciał wchodzących w skład układów planetarnych poszczególnych gwiazd, itp.

Zjawiska kosmiczne nazywane są zjawiskami fizycznymi, które powstają podczas interakcji ciał kosmicznych i przebiegu procesów kosmicznych. Przykładami zjawisk kosmicznych są istnienie satelitów masywnych ciał kosmicznych, ruch planet, aktywność słoneczna itp.

Procesy kosmiczne reprezentują zbiór procesów fizycznych leżących u podstaw powstawania, istnienia i rozwoju obiektów kosmicznych, główne etapy ich ewolucji. Określają główne cechy fizyczne obiektów kosmicznych i ich układów, a także występowanie i przebieg zjawisk kosmicznych. Przykładami procesów kosmicznych są powstawanie, istnienie i ewolucja gwiazd, planet, galaktyk i całego Wszechświata.

Astronomia klasycznałączy w sobie szereg gałęzi astronomii, których podstawy powstały na długo przed początkami XX wieku, ale do czasów współczesnych nie utraciły swojego znaczenia teoretycznego i praktycznego:

Astrometria obejmuje astronomię sferyczną, astronomię praktyczną i astrometrię podstawową.

Astronomia sferyczna bada położenie, ruch pozorny i właściwy ciał kosmicznych oraz rozwiązuje problemy związane z wyznaczaniem położenia ciał niebieskich na sferze niebieskiej, sporządzaniem katalogów i map gwiazd oraz teoretycznymi podstawami liczenia czasu.

Podstawy astrometrii prowadzi prace nad wyznaczeniem podstawowych stałych astronomicznych oraz teoretycznym uzasadnieniem opracowania podstawowych katalogów astronomicznych.

Astronomia praktyczna zajmuje się wyznaczaniem czasu i współrzędnych geograficznych, świadczy Usługę Czasu, obliczaniem i sporządzaniem kalendarzy, map geograficznych i topograficznych; Metody orientacji astronomicznej są szeroko stosowane w nawigacji, lotnictwie i astronautyce.

Niebiańska mechanika bada ruch ciał kosmicznych pod wpływem sił grawitacyjnych. Badanie ruchu ciał niebieskich polega na ustaleniu ogólnych wzorców ruchu i wyznaczeniu na dowolny moment w czasie położenia i prędkości badanego obiektu w stosunku do wybranego układu współrzędnych. W oparciu o dane astrometryczne, prawa mechaniki klasycznej i matematyczne metody badawcze mechanika nieba określa trajektorie i charakterystykę ruchu ciał kosmicznych i ich układów oraz służy jako teoretyczna podstawa astronautyki.

Współczesna astronomia obejmuje sekcje: astrofizyka, statystyka gwiazd, kosmogonia i kosmologia.

Astrofizyka bada podstawowe cechy fizyczne i właściwości obiektów kosmicznych (ruch, budowa, skład itp.), procesy kosmiczne i zjawiska kosmiczne, podzielone na liczne działy: astrofizyka teoretyczna; astrofizyka praktyczna; fizyka planet i ich satelitów (planetologia i planetografia); fizyka Słońca; fizyka gwiazd; astrofizyka pozagalaktyczna itp.

Kosmogonia bada pochodzenie i rozwój obiektów kosmicznych i ich układów.

Kosmologia bada pochodzenie, podstawowe cechy fizyczne, właściwości i ewolucję Wszechświata. Jej podstawę teoretyczną stanowią współczesne teorie fizyczne oraz dane z astrofizyki i astronomii pozagalaktycznej.

Następnie należy przedstawić materiał dotyczący głównych etapów rozwoju astronomii i powiązań astronomii z innymi naukami. Jednocześnie nauczyciel nieustannie zwraca uwagę uczniów na fakt, że astronomia powstała i rozwinęła się w oparciu o praktyczne potrzeby człowieka (wykorzystywanie wiedzy astronomicznej przez ludzi ujawniają się na przykładach z różnych epok) i jest istotną integralna część kultury światowej.

Inną, skuteczniejszą metodą prezentacji tego materiału może być rozmowa-historia, w której uczniowie bezpośrednio uczestniczą: zadają pytania, proszą o wyjaśnienie lub bardziej szczegółowe przedstawienie interesującego ich materiału, a nawet komentują to, co mówi nauczyciel.

Znaczenie astronomii zależy od znaczenia jej wkładu w tworzenie naukowego obrazu świata, ponieważ wiedza astronomiczna leży u podstaw systemu idei dotyczących najogólniejszych praw budowy i rozwoju Wszechświata. Poziom rozwoju astronomii determinuje podstawy światopoglądu szerokich mas ludności w danej epoce, kształtuje podstawowe idee nauki i specyfikę światopoglądu naukowców.

Ponad 3,5 tysiąca lat temu, w dobie synkretyzmu nauki i kultury, astronomia nie była wyodrębniana jako szczególna dziedzina wiedzy. Mitologiczny charakter zrozumienia otaczającego świata został zdeterminowany kosmicznym powiązaniem wszystkich rzeczy. „Ziemskie” i „kosmiczne” były nierozerwalnie zespolone.

Pilna praktyczna potrzeba wiedzy astronomicznej do wyznaczania czasu i orientacji w terenie, sporządzania map geograficznych i kalendarzy pobudziła rozwój matematyki, zwłaszcza matematyki obliczeniowej, geometrii i trygonometrii. Wynalezienie przyrządów goniometrycznych i stworzenie własnego aparatu matematycznego doprowadziło do wydzielenia astronomii z całości wiedzy człowieka o otaczającym ją świecie w odrębną, pierwszą z nauk przyrodniczych.

Od epoki powstawania państw świata starożytnego do późnego średniowiecza obiekty astronomii były niezwykle wyidealizowane i izolowane, w przeciwieństwie do obiektów świata ziemskiego, ich cechy i zachowanie nie były brane pod uwagę w ramach wyłaniającej się nauki „ziemskie” - fizyka, chemia, geografia. Astronomia wnosi ogromny wkład w ich rozwój (zwłaszcza geografia), ale same nauki przyrodnicze mają znikomy wpływ na rozwój astronomii jedynie poprzez technologię tworzenia instrumentów astronomicznych.

Raport 4 Pierwsza rewolucja w astronomii występowały w różnych regionach świata w różnym czasie od 1,5 tysiąca lat p.n.e. i II wiek n.e i wynikał z postępu wiedzy matematycznej. Do jego głównych osiągnięć należało stworzenie astronomii sferycznej i astrometrii, uniwersalnych dokładnych kalendarzy i teorii geocentrycznej, co było wynikiem rozwoju astronomii świata starożytnego i przyczyniło się do ukształtowania formalnego myślenia logicznego i scholastycznego światopoglądu.

Już na początku XVI w. postęp wiedzy naukowo-technicznej zmniejszył różnicę w stopniu rozwoju astronomii i innych nauk przyrodniczych. Poziom wiedzy o otaczającym świecie stał się wyższy niż poziom wiedzy astronomicznej, która od początków naszej ery prawie nie rozwinęła się i nie mieści się już w dotychczasowych ramach kosmologicznych. Konieczność połączenia całej zgromadzonej wiedzy w jeden system, wraz z pierwszym potężnym wpływem fizyki na astronomię – wynalezieniem teleskopu – doprowadziły do ​​upadku myślenia scholastycznego i triumfu teorii heliocentrycznej.

Raport 5 Druga rewolucja w astronomii(XVI-XVII w.) był zdeterminowany postępem wiedzy o przyrodzie, przede wszystkim fizycznej, i sam w sobie stał się bodźcem pierwszej rewolucji nauk przyrodniczych w XVII-XVIII w. Naukę tamtych czasów charakteryzował się bardzo ścisłym powiązaniem astronomii z fizyką. Wszyscy wielcy fizycy tamtych czasów byli astronomami i odwrotnie; prawa i teorie fizyczne zostały wyprowadzone i przetestowane w oparciu o wyniki obserwacji astronomicznych. Zjawiska astronomiczne i właściwości ciał niebieskich wyjaśniano w oparciu o wiedzę fizyczną. W astronomii zaczęto badać nie tylko pozorne położenie, rozmiar i ruch ciał niebieskich, ale także niektóre cechy fizyczne: ruch, rozmiar i masę ciał niebieskich. Ustanowienie jedności praw natury dla całego Wszechświata, powstanie mechaniki klasycznej Newtona i teorii powszechnej grawitacji zburzyło opozycję między „ziemskim” a „niebiańskim” i uczyniło astronomię jedną z nauk przyrodniczych.

Najważniejszymi osiągnięciami współczesnej astronomii były: stworzenie, wyjaśnienie i potwierdzenie teorii heliocentrycznej, prawa ruchu ciał planetarnych, teoria powszechnego ciążenia, mechanika nieba, wynalezienie teleskopów optycznych, odkrycie nowych planet, satelitów , pas asteroid, komety, meteoroidy, badanie głównych cech Układu Słonecznego i wchodzących w jego skład ciał kosmicznych, układów gwiezdnych i mgławic, tworzenie pierwszych naukowych hipotez kosmogonicznych i kosmologicznych.

Ewolucja wiedzy astronomicznej doprowadziła do powstania i rozwoju niektórych nauk filozoficznych: wulgarnego (mechanicznego) materializmu i obiektywnego idealizmu Kanta i Hegla.

Następnie szybki rozwój i rosnące zróżnicowanie nauk przyrodniczych i matematycznych doprowadziło do oddzielenia fizyki od astronomii, czemu towarzyszyło „konsumenckie” podejście astronomów do fizyki i niedocenianie przez fizyków roli astronomii w tworzeniu astronomii. ogólny system wiedzy fizycznej.

Raport 6 Powstanie nowych metod obserwacji astronomicznych w oparciu o nowe odkrycia fizyczne (spektroskopia, fotografia, fotometria) oraz wzrost mocy instrumentów astronomicznych doprowadziło do jakościowego skoku wiedzy o fizycznej naturze obiektów kosmicznych i ich układów, procesach kosmicznych i zjawisk i do powstania nowej, najobszerniejszej i najbardziej obiecującej części współczesnej astronomii – astrofizyki, a także kosmochemii. Badania składu chemicznego ciał kosmicznych potwierdziły materialną jedność Wszechświata. Przeprowadzono szereg badań i dokonano odkryć, które znacząco poszerzyły wiedzę o Wszechświecie: zmierzono odległości międzygwiazdowe, odkryto ośrodek międzygwiazdowy, odkryto nowe klasy ciał kosmicznych, ustalono wzorce właściwości fizycznych gwiazd, a także badano strukturę Galaktyki. Astronomia pozostała jednak nauką na ogół „statyczną”, badającą Wszechświat niezmiennie w czasie, nie było genetycznego powiązania pomiędzy obiektami kosmicznymi różnych typów, poprawna interpretacja diagramu Hertzsprunga-Russella, teorie najważniejszych procesów kosmicznych, odpowiedzi na zagadnienia kosmogonii i kosmologii. Astronomia była nauką czysto „obserwacyjną” i „optyczną”, badającą przestrzeń kosmiczną jedynie w wąskim zakresie częstotliwości promieniowania światła widzialnego. Astronomia z powodzeniem zastosowała wiedzę z fizyki klasycznej, optyki falowej, termo- i elektrodynamiki do wyjaśnienia nowych odkryć i stworzenia instrumentów, ale fizycy praktycznie przestali wykorzystywać w swojej pracy dane astronomiczne. Być może było to jedną z przyczyn kryzysu fizyki końca XIX wieku i wpłynęło na rozwój astronomii na początku XX wieku.

Teoretyczne podstawy nowej rewolucji w astronomii położyło stworzenie ogólnej teorii względności przez A. Einsteina i teorii niestacjonarnego Wszechświata przez A.A. Friedmana. Pojawienie się i rozwój radiofizyki, elektroniki, cybernetyki i astronautyki stworzyło jej praktyczne (instrumentalne) podstawy. Ogromną rolę odegrało stworzenie nowych metod badawczych: fizyki teoretycznej i doświadczalnej, współczesnej matematyki i informatyki (komputery) oraz zaangażowanie w astronomię naukowców innych specjalności, przede wszystkim fizyków.

Trzecia rewolucja w astronomii(50-70 lat XX w.) w całości wynika z postępu fizyki i jej wpływu na technologię.

Astronomia stała się cała fala I całkowicie korpuskularny: obiekty kosmiczne obserwuje się w całym zakresie promieniowania elektromagnetycznego i emisji cząstek elementarnych.

Astronomia staje się eksperymentalny: obiekty astronautyczne umożliwiają bezpośrednie badanie ciał kosmicznych, zjawisk i procesów.

Astronomia nabyła ewolucyjny charakter: obiekty kosmiczne są badane w trakcie ich ewolucji i we wzajemnych powiązaniach.

Główne osiągnięcia współczesnej astronomii:

1. Wyjaśnienie ewolucji gwiazd na podstawie stworzenia ich modeli i potwierdzone danymi obserwacyjnymi.
2. Badanie ogólnej dynamiki galaktyk, wyjaśnianie budowy galaktyk spiralnych, odkrycie aktywności jąder galaktycznych i kwazarów.
3. Ustalenie struktury Metagalaktyki; dość kompletne wyobrażenia o procesach zachodzących we Wszechświecie w okresie 7-10 miliardów lat od chwili obecnej.
4. Potwierdzenie teorii powstawania gwiazd i układów planetarnych z kompleksów gazowo-pyłowych oraz teorii Wszechświata niestacjonarnego.
5. Znaczące poszerzenie informacji o naturze i cechach fizycznych ciał planetarnych Układu Słonecznego i Słońca, uzyskanych w wyniku badań kosmicznych.

Raport 7 Astronomia i chemiałączą zagadnienia badania pochodzenia i występowania pierwiastków chemicznych i ich izotopów w przestrzeni kosmicznej, ewolucji chemicznej Wszechświata. Nauka kosmochemia, która powstała na styku astronomii, fizyki i chemii, jest ściśle związana z astrofizyką, kosmogonią i kosmologią, bada skład chemiczny i zróżnicowaną budowę wewnętrzną ciał kosmicznych, wpływ zjawisk i procesów kosmicznych na przebieg reakcje chemiczne, prawa obfitości i rozmieszczenia pierwiastków chemicznych we Wszechświecie, łączenie i migracja atomów podczas powstawania materii w przestrzeni, ewolucja składu izotopowego pierwiastków. Dużym zainteresowaniem chemików cieszą się badania procesów chemicznych, które ze względu na swoją skalę lub złożoność są trudne lub całkowicie niemożliwe do odtworzenia w laboratoriach naziemnych (materia we wnętrzach planet, synteza złożonych związków chemicznych w ciemnych mgławicach itp.). .

Raport 8 Astronomia, geografia i geofizykałączy badanie Ziemi jako jednej z planet Układu Słonecznego, jej podstawowych cech fizycznych (kształt, obrót, rozmiar, masa itp.) oraz wpływu czynników kosmicznych na geografię Ziemi: strukturę i skład wnętrze i powierzchnia Ziemi, rzeźba terenu i klimat, okresowe, sezonowe i długoterminowe, lokalne i globalne zmiany atmosfery, hydrosfery i litosfery Ziemi - burze magnetyczne, pływy, zmiany pór roku, dryft pól magnetycznych, ocieplenie i lód wieki itp. powstałe w wyniku oddziaływania zjawisk i procesów kosmicznych (aktywność Słońca, obrót Księżyca wokół Ziemi, obrót Ziemi wokół Słońca itp.); a także astronomiczne metody orientacji w przestrzeni i wyznaczania współrzędnych terenu, które nie straciły na znaczeniu. Jedną z nowych nauk była kosmiczna nauka o Ziemi – zespół instrumentalnych badań Ziemi z kosmosu dla celów działalności naukowej i praktycznej.

Raport 9 Połączenie astronomia i biologia zdeterminowane ich ewolucyjnym charakterem. Astronomia bada ewolucję obiektów kosmicznych i ich układów na wszystkich poziomach organizacji materii nieożywionej w taki sam sposób, w jaki biologia bada ewolucję materii żywej. Wszystkie obiekty kosmiczne i ich systemy, podobnie jak biologiczne, ewoluują w charakterystycznych dla siebie skalach czasowych. Ewolucja materii nieożywionej i żywej przebiega „od prostej do złożonej”, a istnienie i rozwój obiektów determinowane są wewnętrznymi procesami dynamicznymi; Czynnikami napędowymi ewolucji są ekspansja metagalaktyki (Wszechświata) i niestabilność grawitacyjna.

Wszystkie inne nauki przyrodnicze nie są naukami ewolucyjnymi: działanie podstawowych praw fizyki jest wieczne i niezależne od czasu, procesy nieodwracalne badane są tylko w niektórych gałęziach fizyki (termodynamika); prawa chemii są również odwracalne i można je uznać za opis oddziaływań fizycznych powłok elektronowych atomów; Geografia i geologia w najszerszym znaczeniu to gałęzie nauk astronomicznych, takich jak planetologia i planetografia.

Zapewnia to ewolucyjny charakter astronomii możliwość klasyfikowania obiektów kosmicznych i ich układów zgodnie z zasadami nauk typologicznych i badania ich w ramach podejścia systemowego, identyfikowania wspólnych cech obiektów i zjawisk, ograniczania liczby możliwych opcji struktur i zachowań systemy, jako jeden z przejawów działania metodologicznej zasady symetrii.

Związek astronomii i biologii wynika z wzajemnego oddziaływania ewolucji przyrody nieożywionej i żywej. Astronomię i biologię łączą problemy powstawania i istnienia życia i inteligencji na Ziemi i we Wszechświecie, problemy ekologii ziemskiej i kosmicznej oraz wpływu procesów i zjawisk kosmicznych na biosferę Ziemi:

1. Do powstania życia na Ziemi przygotował przebieg ewolucji materii nieożywionej we Wszechświecie.
2. O istnieniu życia na Ziemi decyduje stałość działania czynników kosmicznych: moc i skład widmowy promieniowania słonecznego, niezmienność głównych cech orbity Ziemi i jej obrót osiowy, obecność pola magnetycznego i atmosfera planety.
3. Rozwój życia na Ziemi w dużej mierze wynika z łagodnych, drobnych zmian w działaniu czynników kosmicznych, silne zmiany prowadzą do katastrofalnych skutków.
4. Życie na pewnym etapie swojego rozwoju staje się czynnikiem w skali kosmicznej, wpływającym na właściwości fizyczne i chemiczne planety: skład i temperaturę atmosfery, hydrosfery i górnych warstw litosfery.
5. Obecnie działalność człowieka staje się czynnikiem o skali kosmicznej, wpływającym na atmosferę, hydrosferę i litosferę Ziemi i przestrzeni okołoziemskiej, a w przyszłości – całego Układu Słonecznego. Problemy środowiskowe zaczynają odgrywać szczególną rolę w istnieniu ludzkości; ekologia staje się kosmiczna.
6. Inteligentna działalność supercywilizacji może wpłynąć na ewolucję materii nieożywionej i żywej w skali Galaktyki, a nawet Metagalaktyki.

Pytania wymagające wspólnego wysiłku astronomów i biologów do wyjaśnienia to:

1. Powstanie i istnienie życia we Wszechświecie (egzobiologia: pochodzenie, występowanie, warunki istnienia i rozwoju, ścieżki ewolucji).
2. Procesy leżące u podstaw powiązań przestrzeń-ziemia.
3. Praktyczne zagadnienia astronautyki (biologia i medycyna kosmiczna), badanie aktywności życiowej organizmów lądowych w przestrzeni kosmicznej, wpływ lotów kosmicznych na zdrowie i wydajność ludzi, rozwój systemów podtrzymywania życia dla załogowych statków kosmicznych itp.
4. Ekologia kosmiczna.
5. Powstanie i istnienie, sposoby rozwoju cywilizacji pozaziemskich (EC), problemy komunikacji i kontaktu z cywilizacjami pozaziemskimi.
6. Rola człowieka i ludzkości we wszechświecie (możliwość uzależnienia ewolucji kosmicznej od biologicznej i społecznej).

Rosnący związek astronomii z naukami przyrodniczymi i matematycznymi wynika z nowoczesnych trendów w rozwoju wiedzy o otaczającym świecie: wzrostu i umacniania powiązań „międzynaukowych” oraz eliminacji monopolizmu na wyłącznie „własne” przedmioty nauki wykorzystujące nasze własne, specyficzne metody badawcze.

Astronomia to nauka badająca ruch, strukturę, pochodzenie i rozwój ciał niebieskich i ich układów. Wiedza, którą gromadzi, jest stosowana do praktycznych potrzeb ludzkości.

Astronomia jest jedną z najstarszych nauk, powstała na bazie praktycznych potrzeb człowieka i rozwijała się wraz z nimi. Narody Babilonu, Egiptu i Chin dysponowały podstawowymi informacjami astronomicznymi już tysiące lat temu i wykorzystywały je do pomiaru czasu i nawigacji poza horyzontem.

І w naszych czasach astronomia służy do określania dokładnego czasu i współrzędnych geograficznych (w nawigacji, lotnictwie, astronautyce, geodezji, kartografii). Astronomia pomaga odkrywać i rozwijać przestrzeń kosmiczną, rozwijać astronautykę i badać naszą planetę z kosmosu. Jednak to nie wyczerpuje problemu, który rozwiązuje.

Nasza Ziemia jest częścią Wszechświata. Księżyc i Słońce sprawiają, że żegluje i żegluje. Promieniowanie słoneczne i jego zmiany wpływają na procesy zachodzące w atmosferze ziemskiej i aktywność życiową organizmów. Astronomia bada także mechanizmy oddziaływania różnych ciał kosmicznych na Ziemię.

Kurs astronomii uzupełnia wiedzę z fizyki, matematyki i przedmiotów ścisłych zdobytą w szkole.

Współczesna astronomia jest ściśle związana z matematyką i fizyką, biologią i chemią, geografią, geologią i astronautyką. Wykorzystując dorobek innych nauk, z kolei je wzbogaca, stymuluje rozwój, stawiając przed nimi nowe zadania.

Studiując astronomię należy zwrócić uwagę na to, jakie informacje są wiarygodnymi faktami, a jakie założeniami naukowymi, które mogą zmieniać się w czasie.

Astronomia bada materię w przestrzeni w skali i skali, jakiej nie da się stworzyć w laboratoriach, i tym samym poszerza fizyczny obraz świata, nasze wyobrażenia o materii. Wszystko to jest ważne dla rozwoju dialektyczno-materialistycznej idei natury.

Świadomie określając początek ciemnienia Słońca i Księżyca, pojawienie się komet, pokazując możliwość naturalnego, naukowego wyjaśnienia pochodzenia i ewolucji Ziemi i innych ciał niebieskich, astronomia potwierdza, że ​​wiedza ludzka nie ma granic.

W ubiegłym stuleciu jeden z filozofów-idealistów, udowadniając ograniczenia ludzkiej wiedzy, upierał się, że choć ludzie byli w stanie zmierzyć odległości do niektórych źródeł światła, to nigdy nie byliby w stanie określić składu chemicznego gwiazd. Niemniej jednak wkrótce odkryto analizę widmową, a astronomowie nie tylko ustalili skład chemiczny atmosfer wizyjnych, ale także określili ich temperaturę. Wiele innych prób ustalenia granic ludzkiej wiedzy również zakończyło się niepowodzeniem. Zatem naukowcy najpierw teoretycznie oszacowali temperaturę miesięcznej powierzchni, następnie zmierzyli ją z Ziemi za pomocą metod termoelementowych i radiowych; z biegiem czasu dane te zostały potwierdzone przez instrumenty automatycznych stacji, które ludzie stworzyli i wysłali na Księżyc.

Skala Wszechświata.

Wiesz już, że naturalny satelita Ziemi - Księżyc - jest najbliższym nam ciałem niebieskim, że nasza planeta wraz z innymi dużymi i małymi planetami stanowi część Układu Słonecznego, że wszystkie planety krążą wokół Słońca. Z kolei Słońce, podobnie jak wszystkie gwiazdy widoczne na niebie, jest częścią naszego układu gwiezdnego – Galaktyki. Wymiary Galaktyki są tak duże, że nawet światło rozchodzące się z prędkością 300 000 km/s pokonuje odległość od jednej krawędzi do drugiej w ciągu stu tysięcy lat. Takich galaktyk jest wiele we Wszechświecie, jednak są one bardzo daleko i gołym okiem widzimy tylko jedną z nich - mgławicę Andromedy.

Odległości pomiędzy poszczególnymi galaktykami są zwykle dziesiątki razy większe niż ich rozmiary.

Świty są najszerszym typem ciał niebieskich we Wszechświecie, a galaktyki i ich koncentracja są jego głównymi jednostkami strukturalnymi. Przestrzeń pomiędzy gwiazdami w galaktykach oraz pomiędzy galaktykami wypełniona jest bardzo rozrzedzoną materią w postaci gazu, pyłu, cząstek elementarnych, promieniowania elektromagnetycznego, pól grawitacyjnych i magnetycznych.

Badając prawa ruchu, strukturę, pochodzenie i rozwój ciał niebieskich i ich układów, astronomia daje nam wyobrażenie o strukturze i rozwoju Wszechświata jako całości.

Źródła dydaktyki astronomii i jej powiązania z innymi naukami

Źródła dydaktyki astronomii jako nauki: podstawą metodologiczną dydaktyki astronomii jest dialektyczno-materialistyczna teoria wiedzy, nauka o szkoleniu i wychowaniu; teoria uczenia się rozwojowego; psychologiczna teoria działania i współczesna teoria kształtowania pojęć naukowych; idea systemowego podejścia do nauczania i zasady dydaktyczne jedności nauczania, wychowania i rozwoju, naukowości i systematyczności, świadomości i aktywności twórczej uczniów, widzialności, siły przyswajania wiedzy i wszechstronnego rozwoju zdolności poznawczych uczniów.

Ponieważ proces poznania edukacyjnego jest odzwierciedleniem poznania naukowego, dydaktykę astronomiczną łączono z naukami społecznymi, humanistycznymi i przyrodniczo-matematycznymi.

Związek dydaktyki astronomii z filozofią wynika z faktu, że astronomia jako nauka ma nie tylko wymiar szczególny, ale także uniwersalny, humanitarny i w największym stopniu przyczynia się do wyjaśnienia miejsca człowieka i ludzkości we Wszechświecie, do badania relacji „człowiek – Wszechświat”. Astronomia odpowiada na wiele fundamentalnych pytań ideologicznych. Najważniejszym zadaniem nauczania astronomii jest kształtowanie światopoglądu naukowego uczniów, rozwój w nich przyrodniczo-naukowego stylu myślenia oraz koncepcji fizycznego obrazu świata jako syntezy pojęć astronomicznych, fizycznych i filozoficznych oraz pomysły. W nauczaniu astronomii nie można obejść się bez filozoficznych uogólnień. W procesie nauczania astronomii studenci muszą stopniowo zaznajamiać się z budową wiedzy naukowej, metodami nauki i prawami wiedzy naukowej, co wymaga także powrotu do problemów natury filozoficznej, gdyż badanie cech, praw , a ogólne metody poznania są przedmiotem filozofii.

Studiując dowolne przedmioty wiedzy astronomicznej, można zaobserwować przejawy podstawowych, fundamentalnych praw, chociaż z wielu powodów (charakterystyka wiekowa uczniów, ograniczony czas nauki itp.) nie wszystkie z nich nadają się do wykazania działania te prawa we Wszechświecie podczas nauczania astronomii w szkole średniej; nauczyciel musi wybierać te, w których działanie praw filozofii objawia się najwidoczniej.

Spośród zasad filozoficznych podczas studiowania astronomii w szkole należy ujawnić te, które: 1) pojawiają się przy rozpatrywaniu szeregu przedmiotów wiedzy astronomicznej studiowanych na kursie i są organicznie związane z materiałem dydaktycznym; 2) niezbędne do głębszego i poprawnego zrozumienia istoty praw i teorii astronomicznych, obiektów kosmicznych, procesów i zjawisk; 3) najbardziej logicznie ujawniają się podczas prezentacji materiału astronomicznego, a nie w trakcie studiowania innych dyscyplin akademickich.

Określając zakres uogólnień filozoficznych, jakie można i należy dokonywać w procesie studiowania astronomii, należy kierować się zasadami:
1. Uwzględnienie ideologicznego znaczenia stanowiska filozoficznego i jego miejsca w logice filozofii.
2. Uwzględnienie związku zasady (stanowiska) filozoficznego z treścią zajęć i jej rolą w rozumieniu materiału astronomicznego.
3. Uwzględnienie dostępności.

Naukowy obraz świata kształtujący się w umysłach uczniów powinien opierać się także na zasadach filozoficznych: materialność świata; związki materii i ruchu; niekreowalność i niezniszczalność materii i ruchu; istnienie poruszającej się materii w przestrzeni i czasie; koncepcje przestrzeni i czasu; różnorodność i oryginalność jakościowa form materii oraz relacji między nimi; materialna jedność świata; Wszechświat. Cały bieg astronomii od samego początku należy badać pod kątem tych przepisów. Studenci powinni zaznajamiać się z nimi już od pierwszych lekcji astronomii, aby zapewnić sobie materialistyczną interpretację wszystkich przedmiotów wiedzy astronomicznej studiowanych na kursie. Obszerność i ogólność tych koncepcji wymaga uogólnień szerokiego i wszechstronnego materiału, obejmującego szereg działów kursu astronomii, opartego na zasadach filozoficznych wynikających z prawa jedności i walki przeciwieństw, prawa przejścia zmian ilościowych na jakościowe te, postanowienia o nietworzeniu i niezniszczalności materii, o roli praktyki w poznaniu, o konkretności i względności prawdy, które można ujawnić dopiero po rozważeniu na lekcjach tych przedmiotów wiedzy astronomicznej, w których przejawia się ich działanie ( potwierdzony).

Studiując przedmioty z astronomii i fizyki, studenci stopniowo wprowadzani są w zrozumienie niezwykle szerokich i ogólnych zasad filozoficznych dotyczących poznawalności świata, obiektywności wiedzy, wzajemnych powiązań i współzależności zjawisk oraz materialnej jedności świata. .

Każde stanowisko filozoficzne należy rozpatrywać podczas lekcji nie w całej jego uniwersalności, ale jako naturalne uogólnienie specyficznego materiału astronomicznego, z którego wynika. Wnioski filozoficzne powinny ukazać się studentom jako najogólniejsze wzorce odkrywane w procesie poznania przyrody i w samej przyrodzie.

Psychologia ujawnia wzorce aktywności umysłowej uczniów w procesie uczenia się, wyjaśnia ich postrzeganie otaczającego ich świata, osobliwości myślenia i opanowywania wiedzy, umiejętności i zdolności; sposoby kształtowania stabilnych zainteresowań i skłonności poznawczych. Przy konstruowaniu kursu astronomii, doborze metod dla poszczególnych etapów szkolenia, ustalaniu miejsca i relacji między teorią a praktyką itp. brane są pod uwagę dane z psychologii rozwojowej i psychologii edukacyjnej.

Konstruując proces edukacyjny, bierze się pod uwagę dane fizjologiczne, biorąc pod uwagę charakterystykę wiekową ciał uczniów.

Jako jedna z działów pedagogiki ogólnej, dydaktyka astronomii ma nierozerwalny związek z innymi naukami pedagogicznymi.

Nierozerwalny związek dydaktyki astronomicznej z pedagogiką ogólną oraz teorią wychowania i szkolenia wynika z faktu, że sama dydaktyka astronomiczna jest jedynie jednym z obszarów (gałęzi) pedagogiki badającym proces nauczania podstaw jednej ze specyficznych nauk przyrodniczych. i nauk matematycznych w oparciu o zespół teorii edukacji, wychowania i rozwoju dorastających pokoleń dzieci, które uwzględniają podstawowe, najbardziej ogólne i ważne problemy aktywności poznawczej ludzi oraz przepisy i wzorce właściwe procesowi uczenia się dla wszystkich akademickich dyscypliny.

Związek dydaktyki astronomii z dydaktyką innych nauk przyrodniczych i matematycznych wynika ze złożonych, różnorodnych, stale pogłębiających się powiązań między samymi naukami.

Rosnące powiązania astronomii z innymi naukami przyrodniczymi i matematycznymi wynikają ze współczesnych trendów w rozwoju wiedzy o otaczającym świecie, wzrostu i umacniania powiązań „międzynaukowych” oraz eliminacji monopolizmu na wyłącznie „własne” przedmioty nauki wykorzystujące nasze własne, specyficzne metody badawcze.

W miarę rozwoju nauki proces poznania pogłębia się i rozszerza. Nauka dąży do wszechstronnego badania wszystkich swoich obiektów i ustalenia uniwersalnego powiązania procesów i zjawisk w jedności z otaczającym światem.

Astronomia jest najściślej powiązana z fizyką.

Astronomia wykorzystuje wiedzę fizyczną do wyjaśniania zjawisk i procesów kosmicznych, ustalania natury oraz podstawowych cech i właściwości obiektów kosmicznych i ich układów. Poziom współczesnej wiedzy fizycznej jest wystarczający do wyjaśnienia większości zjawisk i procesów zachodzących w makro- i mikroświecie w oparciu o oddziaływania jąder atomowych, powłok elektronowych atomów i kwantów promieniowania elektromagnetycznego - za ich pomocą we Wszechświecie można wyjaśnić pojawienie się, skład, struktura, energia, ruch, ewolucja i interakcja gwiazd, mgławic, ciał planetarnych i ich układów.

Fizyka wykorzystuje dane z obserwacji astronomicznych do korygowania znanych praw i teorii fizycznych; odkrywanie nowych zjawisk, procesów i wzorców fizycznych; eksperymentalne potwierdzenie praw i teorii; badanie obiektów fizycznych, zjawisk i procesów zasadniczo niemożliwych do odtworzenia lub trudnych do odtworzenia w laboratoriach naziemnych (reakcje termojądrowe, zachowanie gorącej plazmy w polu magnetycznym, efekty teorii relatywistycznej itp.).

Na tej podstawie szybko rozwija się proces integracji fizyki i astronomii, połączonych w astrofizykę. Przedmiotem badań współczesnej astrofizyki i fizyki cząstek elementarnych jest obszar oddziaływań subjądrowych, niektóre aspekty eksplozji gwiazdowych, aktywność jąder galaktycznych i kwazarów, gwiazd neutronowych i czarnych dziur, problem „ukrytej masy”, osobliwości i oscylacje Wszechświata. Tworzy się jednolity aparat pojęciowy: pojęcia astrofizyczne, będące pojęciami astronomicznymi, jednocześnie można uznać za fizyczne, związane z obiektami, zjawiskami i procesami kosmicznymi. Fizyka wysokich energii i kosmologia wspólnie rozwijają teorię Wielkiego Zjednoczenia, która redukuje rodzaje interakcji fizycznych do jednej zasady i wyjaśnia zasadę antropiczną oraz perspektywy rozwoju świata materialnego jako całości.

Interakcja tych nauk doprowadziła do radykalnej zmiany wielu dotychczasowych sposobów stosowania wiedzy astronomicznej. Na przykład potrzeba dokładnego określenia momentów i okresów czasu pobudziła rozwój astronomii i fizyki; do połowy XX wieku astronomiczne metody pomiaru, przechowywania czasu i jego standardy stanowiły podstawę światowej Służby Czasu; Obecnie rozwój fizyki doprowadził do powstania dokładniejszych metod wyznaczania czasu i wzorców, które zaczęto wykorzystywać astronomowie do badania zjawisk leżących u podstaw dotychczasowych metod pomiaru czasu. Do połowy XX wieku głównymi metodami wyznaczania współrzędnych geograficznych obszaru, nawigacji morskiej i lądowej były obserwacje astronomiczne. Wraz z pojawieniem się radiofizyki i astronautyki, powszechnym wykorzystaniem radiokomunikacji i satelitów nawigacyjnych w metodach astronomicznych, potrzeba w pewnym stopniu zniknęła, a teraz wyżej wymienione sekcje fizyki i technologii pozwalają astronomom i geografom wyjaśnić liczbę i kilka innych charakterystyka Ziemi.

Współdziałanie astronomii i fizyki w dalszym ciągu wpływa na rozwój innych nauk, technologii, energetyki i różnych sektorów gospodarki narodowej; najsłynniejszym, podręcznikowym przykładem było stworzenie i rozwój astronautyki.

Powyższe ustaliło ścisły związek dydaktyki astronomii ze sposobami nauczania fizyki – teorią i praktyką nauczania fizyki w szkołach średnich i wyższych: część materiału dydaktycznego realizowana jest w ramach obu dyscyplin akademickich; przedmioty studiów częściowo się pokrywają; Sposoby prezentacji i kontroli nad przyswajaniem materiałów edukacyjnych mają ze sobą wiele wspólnego.

Powiązania interdyscyplinarne i problemy integracji astronomii i fizyki w szkołach średnich zostały omówione w pracach R.Ya. Erokhina, D.G. Kikina, A.Yu. Rumyantseva, E.K. Strouta i wielu innych naukowców [; ; ; ; itp.].

Interdyscyplinarne powiązania kierunków astronomii i matematyki są historycznie zdeterminowane ich głębokim wzajemnym oddziaływaniem rozwojowym, potrzebą i efektywnością jak najszerszego zastosowania wiedzy matematycznej oraz matematycznych metod przetwarzania informacji w nauce.

Propedeutyka wiedzy astronomicznej w szkole rozpoczyna się na lekcjach matematyki w pierwszej klasie, kiedy kształtują się poglądy na temat metod i jednostek pomiaru czasu i kalendarzy. Elementy astronomii wzbogacają kurs matematyki, ukazują uniwersalność metod matematycznych i zwiększają zainteresowanie uczniów studiowaniem matematyki. Rozwiązywanie problemów z treściami astronomicznymi pozwala uczynić je bardziej wizualnymi, przystępnymi i interesującymi.

Umiejętności i zdolności nabyte na studiach matematycznych wykorzystywane są na kursie astronomii (stosowanie przybliżonych technik obliczeniowych przy rozwiązywaniu problemów i przeprowadzaniu obliczeń szacujących rząd wielkości; zastąpienie funkcji trygonometrycznych małych kątów wartościami same kąty w radianach, przy użyciu skali logarytmicznej, przy użyciu kalkulatorów i komputerów osobistych itp.).

Przygotowanie matematyczne absolwentów jest w zupełności wystarczające do pomyślnego kształtowania pojęć z działów astronomii klasycznej i pozwala im zdobywać wiedzę z astrofizyki i kosmologii; Cechy konstrukcji i treści kursu matematyki w szkole średniej umożliwiają studiowanie w jego ramach szeregu zagadnień astronomii sferycznej i astrofotometrii (sfera niebieska; czas i kalendarz; wyznaczanie współrzędnych niebieskich i geograficznych; wyznaczanie jasności, jasności i wielkość bezwzględna gwiazd, pomiar odległości kosmicznych i rozmiarów ciał kosmicznych itp.).

Interdyscyplinarne powiązania zajęć z astronomii i matematyki zostały szczegółowo omówione w pracach A.I. Fetisova, O.M. Lebiediewa i inni naukowcy [; ; itd.].

Astronomię i chemię łączą zagadnienia pochodzenia i rozmieszczenia pierwiastków chemicznych i ich izotopów w przestrzeni kosmicznej oraz ewolucji chemicznej Wszechświata. Nauka kosmochemia, która powstała na styku astronomii, fizyki i chemii, jest ściśle związana z astrofizyką, kosmogonią i kosmologią, bada skład chemiczny i zróżnicowaną budowę wewnętrzną ciał kosmicznych, wpływ zjawisk i procesów kosmicznych na przebieg reakcje chemiczne, prawa obfitości i rozmieszczenia pierwiastków w metagalaktyce, łączenie i migracja atomów podczas powstawania materii w przestrzeni, ewolucja składu izotopowego pierwiastków. Dużym zainteresowaniem chemików cieszą się badania procesów chemicznych, które ze względu na swoją skalę lub złożoność są trudne lub w ogóle nie do odtworzenia w laboratoriach naziemnych (materia we wnętrzach planet, synteza złożonych związków chemicznych w ciemnych mgławicach itp.). .

Podstawą interdyscyplinarnych powiązań astronomii i chemii w szkole średniej jest nauka o materii.

Nauczyciel astronomii może wykorzystać informacje zdobyte na studiach chemii na temat właściwości różnych związków chemicznych, składu i struktury substancji itp., poszerzając możliwości zastosowania wiedzy w różnych sytuacjach w celu głębszego przyswojenia poszczególnych pojęć i wzorców. Różnorodność zjawisk astronomicznych można wykorzystać do wykazania i wyjaśnienia różnic pomiędzy zjawiskami fizycznymi i chemicznymi, najbardziej zauważalnymi w badaniu plazmy, stanu skupienia najczęściej występującego w metagalaktyce.

Możliwe jest zaoferowanie zaawansowanych studiów na kursie chemii z materiału astronomicznego na temat pojawiania się pierwiastków chemicznych; o reakcjach termojądrowych i powstawaniu ciężkich pierwiastków chemicznych we wnętrzach gwiazd; ewolucja materii w metagalaktyce; reakcje syntezy złożonych związków organicznych w mgławicach; o rozpowszechnieniu pierwiastków chemicznych, ich izotopów i związków chemicznych w kosmosie; o chemii Układu Słonecznego: skład Słońca i ciał planetarnych; wewnętrzna budowa Ziemi i planet, złożone reakcje chemiczne zachodzące w ich głębinach pod wpływem wysokich ciśnień i temperatur; komety; efekt cieplarniany w atmosferach Ziemi i Wenus; powstawanie i ewolucja chemiczna atmosfery, hydrosfery i litosfery Ziemi, rola w niej czynników biogennych itp.

Interdyscyplinarne powiązania kierunków chemii i astronomii rozważane były w pracach G.I. Osokina i inni naukowcy [; itd.].

Astronomię i geografię fizyczną, a także geofizykę łączy badanie Ziemi jako jednej z planet Układu Słonecznego, jej głównych cech fizycznych (kształt, obrót, rozmiar, masa itp.) Oraz wpływ czynników kosmicznych z geografii i geologii Ziemi: budowy i składu podłoża i powierzchni Ziemi, rzeźby terenu i klimatu, okresowych, sezonowych i długotrwałych, lokalnych i globalnych zmian atmosfery, hydrosfery i litosfery Ziemi; burze magnetyczne, pływy, zmiany pór roku, dryft pól magnetycznych, ocieplenia i epoki lodowcowe itp. powstałe w wyniku oddziaływania zjawisk i procesów kosmicznych (aktywność Słońca, obrót Ziemi wokół własnej osi i wokół Słońca, obrót Księżyca wokół Ziemi itp. ); a także astronomiczne metody orientacji w przestrzeni i wyznaczania współrzędnych terenu, które nie straciły na znaczeniu. Jedną z nowych nauk była kosmiczna nauka o Ziemi – zespół instrumentalnych badań Ziemi z kosmosu dla celów działalności naukowej i praktycznej.

Interdyscyplinarne powiązania astronomii i geografii w szkole rosyjskiej mają głębokie tradycje historyczne. Głównym celem rozwoju wiedzy astronomicznej w Rosji i główną działalnością rosyjskich astronomów XVIII - XIX wieku było ich wykorzystanie do doskonalenia kartografii, wymagającej wiedzy, umiejętności i zdolności do prowadzenia obserwacji astronomicznych, na podstawie których wyznaczane są horyzontalne i określane są równikowe współrzędne niebieskie opraw oświetleniowych i dokładny czas; Już sama nazwa dyscypliny akademickiej – „geografia matematyczna” – mówi o celowości uczenia się. Do początku lat 50. naszego stulecia aż 30–40% nauczycieli astronomii w szkołach stanowiło absolwentów wydziałów geografii przyrodniczej instytutów pedagogicznych; kształcenie astronomiczne dla nauczycieli geografii zakończono w 1971 r.

Ponieważ obecnie w szkołach średnich nauka geografii fizycznej znacznie wyprzedza naukę astronomii, interdyscyplinarne powiązania między naukami należy wykorzystywać do propedeutyki wiedzy astronomicznej (głównie astrometrycznej) na poziomie szkoły średniej: oprócz materiału o niektórych cechach fizycznych, budowa wewnętrzna, rzeźba terenu, hydrosfera i atmosfera Ziemia, kurs geografii omawia wybrane aspekty rozwoju litosfery oraz metody określania wieku skał, co ma pewien związek z kosmogonią; wpływ poszczególnych zjawisk kosmicznych na procesy i zjawiska ziemskie; Planowana jest obserwacja szeregu zjawisk niebieskich: wschodu, zachodu słońca i południowej wysokości Słońca, faz Księżyca oraz trening orientacji terenowej na podstawie Słońca. Podczas studiowania astronomii szereg pojęć z kursu geografii jest aktualizowanych, powtarzanych, uogólnianych i konsolidowanych na nowym, wyższym poziomie, wykorzystując wyjaśnienie natury zjawisk niebieskich generowanych przez obrót Ziemi wokół własnej osi i wokół Słońca (widoczność stan opraw oświetleniowych na różnych szerokościach geograficznych, strefach czasowych, godzinach lokalnych i dziennych, zmianach pór roku itp.); podczas badania materiału o Ziemi jako jednej z planet Układu Słonecznego oraz głównych cech fizycznych, struktury wewnętrznej, topografii, warunków fizycznych panujących na powierzchni ciał planetarnych; teorie powstawania układów planetarnych.

O związku astronomii i biologii decyduje ich ewolucyjny charakter. Astronomia bada ewolucję obiektów kosmicznych i ich układów na wszystkich poziomach organizacji materii nieożywionej w taki sam sposób, w jaki biologia bada ewolucję materii żywej. Wszystkie obiekty kosmiczne i ich systemy, podobnie jak biologiczne, ewoluują w charakterystycznych dla siebie skalach czasowych. Ewolucja materii nieożywionej przebiega „od prostej do złożonej”. O istnieniu i rozwoju obiektów decydują wewnętrzne procesy dynamiczne; Czynnikami napędowymi ewolucji są ekspansja metagalaktyki (Wszechświata) i niestabilność grawitacyjna. Związek astronomii i biologii wynika z wzajemnego oddziaływania ewolucji przyrody nieożywionej i żywej.

Wszystkie inne nauki przyrodnicze nie są w pełni ewolucyjne: ulegają zmianom jedynie w świetle rozwoju idei i aparatury pojęciowej, metod i narzędzi badawczych, które pozwalają poszerzać i pogłębiać naszą wiedzę o przedmiotach wiedzy tych nauk, ale materialny same przedmioty, przy całym bogactwie ich wzajemnych powiązań, nie ewoluują: działanie podstawowych praw fizyki jest wieczne i niezależne od czasu, procesy nieodwracalne badane są tylko w niektórych gałęziach fizyki (termodynamika itp.); prawa chemii są również odwracalne i można je uznać za opis oddziaływań fizycznych powłok elektronowych atomów; Geografia i geologia w najszerszym znaczeniu to gałęzie nauk astronomicznych, takich jak planetologia i planetografia.

Interdyscyplinarne powiązania zajęć z astronomii i biologii można podzielić na kilka poziomów.

Realizując poziom wiedzy podstawowej w prezentacji materiału tematycznego, następuje bezpośrednie zamknięcie głównej treści obu przedmiotów. Takich punktów styku jest stosunkowo niewiele: temat „Pochodzenie życia na Ziemi” zakłada pewien poziom wiedzy o Ziemi jako planecie, a także o powstaniu i rozwoju Ziemi jako ciała kosmicznego. Kolejnymi punktami styku są sekcje tematu „Ekologia” - „Ekologia czynnikowa”, która traktuje czynniki kosmiczne jako środowiskowe oraz „Doktryna biosfery”, która traktuje biosferę jako system otwarty, którego istnienie wymaga pewien przepływ energii z kosmosu.

Pytania wymagające wspólnego wysiłku astronomów i biologów do wyjaśnienia to:

1. Powstanie i istnienie życia we Wszechświecie (egzobiologia: pochodzenie, występowanie, warunki istnienia i rozwoju życia, ścieżki ewolucji).
2. Procesy i zjawiska leżące u podstaw powiązań przestrzeń-ziemia.
3. Praktyczne zagadnienia astronautyki (biologia i medycyna kosmiczna).
4. Ekologia kosmiczna.
5. Powstanie i istnienie, sposoby rozwoju cywilizacji pozaziemskich (EC), problemy kontaktu z EC.
6. Rola człowieka i ludzkości we wszechświecie (możliwość uzależnienia ewolucji kosmicznej od biologicznej i społecznej).

Część z tych zagadnień można częściowo ująć w drugim poziomie powiązań interdyscyplinarnych – poziomie zaawansowanej wiedzy.

Uczniowie powinni zwrócić szczególną uwagę na następujące kwestie:

1. Do powstania życia na Ziemi przygotował przebieg ewolucji materii nieożywionej we Wszechświecie.
2. O istnieniu życia na Ziemi decyduje stałość działania czynników kosmicznych: moc i skład widmowy promieniowania słonecznego, niezmienność głównych cech orbity Ziemi i jej obrót osiowy, obecność pola magnetycznego i atmosfera planety.
3. Rozwój życia na Ziemi w dużej mierze wynika z płynnych, drobnych zmian czynników kosmicznych; silne zmiany prowadzą do katastrofalnych konsekwencji (sekcja „Genetyka”: promienie kosmiczne i ich uznanie za czynniki mutagenne).
4. Na pewnym etapie rozwoju życie staje się czynnikiem w skali kosmicznej, wpływającym na właściwości fizyczne i chemiczne głównych powłok planety (na przykład skład i temperaturę atmosfery, hydrosfery i górnych warstw planety) litosfera).
5. Obecnie działalność człowieka staje się czynnikiem o globalnej skali geofizycznej, a nawet kosmicznej, wpływającym na atmosferę, hydrosferę, litosferę Ziemi i przestrzeni okołoziemskiej, a w przyszłości - cały Układ Słoneczny. Ekologia staje się kosmiczna.
6. Inteligentna działalność supercywilizacji może wpłynąć na ewolucję materii nieożywionej i żywej w skali Galaktyki, a nawet Metagalaktyki.

Struktura astronomii jako dyscypliny naukowej

Astronomia pozagalaktyczna: soczewkowanie grawitacyjne. Widocznych jest kilka niebieskich obiektów w kształcie pętli, które są wielokrotnymi obrazami pojedynczej galaktyki, zwielokrotnionymi w wyniku efektu soczewkowania grawitacyjnego gromady żółtych galaktyk w pobliżu środka zdjęcia. Soczewka tworzona jest przez pole grawitacyjne gromady, które załamuje promienie świetlne, co prowadzi do zwiększenia i zniekształcenia obrazu bardziej odległego obiektu.

Współczesna astronomia dzieli się na szereg działów, które są ze sobą ściśle powiązane, zatem podział astronomii jest w pewnym stopniu arbitralny. Główne gałęzie astronomii to:

• Astrometria - bada pozorne pozycje i ruchy opraw. Wcześniej rola astrometrii polegała także na bardzo dokładnym wyznaczaniu współrzędnych geograficznych i czasu poprzez badanie ruchu ciał niebieskich (obecnie wykorzystuje się do tego inne metody). Współczesna astrometria składa się z:
  • astrometria podstawowa, której zadaniem jest wyznaczanie współrzędnych ciał niebieskich na podstawie obserwacji, sporządzanie katalogów położeń gwiazd oraz wyznaczanie wartości liczbowych parametrów astronomicznych – wielkości pozwalających uwzględnić regularne zmiany współrzędnych opraw;
  • astronomia sferyczna, która rozwija matematyczne metody wyznaczania pozornych położeń i ruchów ciał niebieskich przy użyciu różnych układów współrzędnych, a także teorię regularnych zmian współrzędnych ciał niebieskich w czasie;
• Astronomia teoretyczna dostarcza metod wyznaczania orbit ciał niebieskich na podstawie ich położeń pozornych oraz metod obliczania efemeryd (położeń pozornych) ciał niebieskich na podstawie znanych elementów ich orbit (zadanie odwrotne).
• Mechanika nieba bada prawa ruchu ciał niebieskich pod wpływem sił powszechnej grawitacji, określa masy i kształt ciał niebieskich oraz stabilność ich układów.

Te trzy sekcje rozwiązują głównie pierwszy problem astronomii (badania ruchu ciał niebieskich) i często nazywane są astronomia klasyczna.

• Astrofizyka bada strukturę, właściwości fizyczne i skład chemiczny ciał niebieskich. Dzieli się na: a) astrofizykę praktyczną (obserwacyjną), w której opracowywane i stosowane są praktyczne metody badań astrofizycznych oraz odpowiadające im instrumenty i instrumenty; b) astrofizyka teoretyczna, w której w oparciu o prawa fizyki udziela się wyjaśnień obserwowanych zjawisk fizycznych.

Szereg dziedzin astrofizyki wyróżnia się specyficznymi metodami badawczymi.

• Astronomia gwiazd bada wzorce rozmieszczenia przestrzennego i ruchu gwiazd, układów gwiazdowych i materii międzygwiazdowej, biorąc pod uwagę ich cechy fizyczne.

Te dwie części dotyczą głównie drugiego problemu astronomii (budowa ciał niebieskich).

• Kosmogonia bada kwestie pochodzenia i ewolucji ciał niebieskich, w tym naszej Ziemi.
• Kosmologia bada ogólne prawa budowy i rozwoju Wszechświata.

Opierając się na całej wiedzy zdobytej o ciałach niebieskich, dwie ostatnie części astronomii rozwiązują trzeci problem (pochodzenie i ewolucja ciał niebieskich).

Kurs astronomii ogólnej zawiera systematyczne przedstawienie wiadomości o podstawowych metodach i najważniejszych wynikach uzyskiwanych przez różne gałęzie astronomii.

Jednym z nowych kierunków, który ukształtował się dopiero w drugiej połowie XX wieku, jest archeoastronomia, która bada wiedzę astronomiczną starożytnych ludzi i pomaga datować starożytne budowle w oparciu o zjawisko precesji Ziemi.

Astronomia gwiazd

Mgławica Planetarna Mrówka - Mz3. Wyrzut gazu z umierającej gwiazdy centralnej wykazuje symetryczny wzór, w przeciwieństwie do chaotycznych wzorców konwencjonalnych eksplozji.

Prawie wszystkie pierwiastki cięższe od wodoru i helu powstają w gwiazdach.

Przedmioty astronomiczne

Ewolucja galaktyk

Problemy astronomii

Główne zadania astronomia Czy:

1. Badanie widzialnego, a następnie rzeczywistego położenia i ruchu ciał niebieskich w przestrzeni, określenie ich rozmiarów i kształtów.
2. Badanie struktury ciał niebieskich, badanie składu chemicznego i właściwości fizycznych (gęstość, temperatura itp.) znajdujących się w nich substancji.
3. Rozwiązywanie problemów pochodzenia i rozwoju poszczególnych ciał niebieskich oraz tworzących je układów.
4. Badanie najogólniejszych właściwości Wszechświata, konstruowanie teorii obserwowalnej części Wszechświata – Metagalaktyki.

Rozwiązanie tych problemów wymaga stworzenia skutecznych metod badawczych – zarówno teoretycznych, jak i praktycznych. Pierwszy problem rozwiązuje się poprzez wieloletnie obserwacje zapoczątkowane w starożytności, a także w oparciu o prawa mechaniki znane od około 300 lat. Dlatego w tej dziedzinie astronomii mamy najbogatsze informacje, zwłaszcza o ciałach niebieskich stosunkowo blisko Ziemi: Księżycu, Słońcu, planetach, asteroidach itp.

Rozwiązanie drugiego problemu stało się możliwe w związku z pojawieniem się analizy widmowej i fotografii. Badania właściwości fizycznych ciał niebieskich rozpoczęły się w drugiej połowie XIX wieku, a główne problemy - dopiero w ostatnich latach.

Trzecie zadanie wymaga gromadzenia obserwowalnego materiału. Obecnie takie dane nie są jeszcze wystarczające, aby dokładnie opisać proces powstawania i rozwoju ciał niebieskich i ich układów. Dlatego wiedza w tym zakresie ogranicza się jedynie do ogólnych rozważań i szeregu mniej lub bardziej prawdopodobnych hipotez.

Czwarte zadanie jest największe i najtrudniejsze. Praktyka pokazuje, że istniejące teorie fizyczne nie są już wystarczające do rozwiązania tego problemu. Konieczne jest stworzenie bardziej ogólnej teorii fizycznej, zdolnej opisać stan materii i procesy fizyczne przy granicznych wartościach gęstości, temperatury, ciśnienia. Aby rozwiązać ten problem, potrzebne są dane obserwacyjne w obszarach Wszechświata oddalonych o kilka miliardów lat świetlnych. Nowoczesne możliwości techniczne nie pozwalają na szczegółowe badanie tych obszarów. Jednak problem ten jest obecnie najbardziej palący i jest skutecznie rozwiązywany przez astronomów w wielu krajach, w tym w Rosji.

Historia astronomii

Już w czasach starożytnych ludzie zauważali związek pomiędzy ruchem ciał niebieskich po niebie a okresowymi zmianami pogody. Astronomia została wówczas dokładnie wymieszana z astrologią. Ostateczna identyfikacja astronomii naukowej nastąpiła w okresie renesansu i zajęła dużo czasu.

Astronomia jest jedną z najstarszych nauk, która powstała z praktycznych potrzeb ludzkości. Prymitywni rolnicy określali początek pór roku na podstawie położenia gwiazd i konstelacji. Plemiona koczownicze kierowały się Słońcem i gwiazdami. Potrzeba chronologii doprowadziła do stworzenia kalendarza. Istnieją dowody na to, że już ludzie prehistoryczni znali podstawowe zjawiska związane ze wschodem i zachodem Słońca, Księżyca i niektórych gwiazd. Okresowe występowanie zaćmień Słońca i Księżyca jest znane od bardzo dawna. Do najstarszych źródeł pisanych należą opisy zjawisk astronomicznych, a także prymitywne schematy obliczeniowe służące do przewidywania czasu wschodu i zachodu słońca jasnych ciał niebieskich oraz metody liczenia czasu i prowadzenia kalendarza. Astronomia rozwijała się pomyślnie w starożytnym Babilonie, Egipcie, Chinach i Indiach. Chińska kronika opisuje zaćmienie Słońca, które miało miejsce w III tysiącleciu p.n.e. e. Teorie, które w oparciu o rozwiniętą arytmetykę i geometrię wyjaśniały i przewidywały ruchy Słońca, Księżyca i jasnych planet, powstały w krajach śródziemnomorskich w ostatnich wiekach ery przedchrześcijańskiej i wraz z prostymi ale skuteczne instrumenty, służyły celom praktycznym aż do renesansu.

Astronomia osiągnęła szczególnie duży rozwój w starożytnej Grecji. Pitagoras jako pierwszy doszedł do wniosku, że Ziemia jest kulista, a Arystarch z Samos zasugerował, że Ziemia kręci się wokół Słońca. Hipparch w II w. pne e. opracował jeden z pierwszych katalogów gwiazd. W dziele Ptolemeusza „Almagest”, napisanym w Art. 2. N. e., określone przez tzw. geocentryczny układ świata, który jest powszechnie akceptowany od prawie półtora tysiąca lat. W średniowieczu astronomia osiągnęła znaczący rozwój w krajach Wschodu. W XV wieku Ulugbek zbudował obserwatorium w pobliżu Samarkandy, wyposażone w dokładne jak na tamte czasy instrumenty. Tutaj powstał pierwszy katalog gwiazd po Hipparchu. Od XVI wieku Rozpoczyna się rozwój astronomii w Europie. W związku z rozwojem handlu i żeglugi oraz pojawieniem się przemysłu wysunięto nowe żądania, które przyczyniły się do wyzwolenia nauki spod wpływu religii i doprowadziły do ​​szeregu ważnych odkryć.

Narodziny współczesnej astronomii wiążą się z odrzuceniem systemu geocentrycznego świata Ptolemeusza (II w.) i zastąpieniem go systemem heliocentrycznym Mikołaja Kopernika (poł. XVI w.), wraz z rozpoczęciem badań ciał niebieskich z wykorzystaniem teleskop (Galileusz, początek XVII w.) i odkrycie prawa powszechnego ciążenia (Izaak Newton, koniec XVII w.). Wiek XVIII-XIX był dla astronomii okresem gromadzenia informacji i wiedzy o Układzie Słonecznym, naszej Galaktyce oraz fizycznej naturze gwiazd, Słońca, planet i innych ciał kosmicznych. Pojawienie się dużych teleskopów i systematyczne obserwacje doprowadziły do ​​odkrycia, że ​​Słońce jest częścią ogromnego układu w kształcie dysku, składającego się z wielu miliardów gwiazd – galaktyki. Na początku XX wieku astronomowie odkryli, że układ ten jest jedną z milionów podobnych galaktyk. Odkrycie innych galaktyk stało się impulsem do rozwoju astronomii pozagalaktycznej. Badanie widm galaktyk pozwoliło Edwinowi Hubble'owi w 1929 roku zidentyfikować zjawisko „recesji galaktyk”, które następnie wyjaśniono na podstawie ogólnej ekspansji Wszechświata.

W XX wieku astronomia dzieliła się na dwie główne gałęzie: obserwacyjną i teoretyczną. Astronomia obserwacyjna skupia się na obserwacjach ciał niebieskich, które następnie analizuje się z wykorzystaniem podstawowych praw fizyki. Astronomia teoretyczna koncentruje się na opracowywaniu modeli (analitycznych lub komputerowych) opisujących obiekty i zjawiska astronomiczne. Te dwie gałęzie uzupełniają się: astronomia teoretyczna szuka wyjaśnień wyników obserwacji, a astronomia obserwacyjna służy potwierdzaniu teoretycznych wniosków i hipotez.

Rewolucja naukowo-technologiczna XX wieku wywarła niezwykle duży wpływ na rozwój astronomii w ogóle, a zwłaszcza astrofizyki. Stworzenie wysokiej rozdzielczości teleskopów optycznych i radiowych, wykorzystanie rakiet i sztucznych satelitów Ziemi do pozaatmosferycznych obserwacji astronomicznych doprowadziło do odkrycia nowych typów ciał kosmicznych: radiogalaktyk, kwazarów, pulsarów, źródeł promieniowania rentgenowskiego itp. Opracowano podstawy teorii ewolucji gwiazd i kosmogonii słonecznej. Osiągnięciem astrofizyki XX wieku była kosmologia relatywistyczna - teoria ewolucji Wszechświata jako całości.

Rok 2009 został ogłoszony przez ONZ Międzynarodowym Rokiem Astronomii (IYA2009). Główny nacisk położony jest na zwiększenie zainteresowania opinii publicznej i zrozumienia astronomii. Jest to jedna z niewielu nauk, w których świeccy mogą nadal odgrywać aktywną rolę. Astronomia amatorska przyczyniła się do wielu ważnych odkryć astronomicznych.

Obserwacje astronomiczne

W astronomii informacje uzyskuje się przede wszystkim poprzez identyfikację i analizę światła widzialnego oraz innych widm promieniowania elektromagnetycznego w przestrzeni. Obserwacje astronomiczne można podzielić ze względu na obszar widma elektromagnetycznego, w którym dokonywane są pomiary. Niektóre fragmenty widma można obserwować z Ziemi (czyli jej powierzchni), inne obserwacje prowadzimy jedynie na dużych wysokościach lub w przestrzeni kosmicznej (w statku kosmicznym krążącym wokół Ziemi). Szczegóły dotyczące tych grup badawczych podano poniżej.

Astronomia optyczna

Historycznie rzecz biorąc, astronomia optyczna (zwana także astronomią światła widzialnego) jest najstarszą formą eksploracji kosmosu – astronomią. Obrazy optyczne były najpierw rysowane ręcznie. Pod koniec XIX i przez większą część XX wieku badania opierały się na obrazach uzyskanych za pomocą zdjęć wykonanych sprzętem fotograficznym. Nowoczesne obrazy uzyskuje się za pomocą detektorów cyfrowych, w szczególności detektorów ze sprzężeniem ładunkowym (CCD). Chociaż światło widzialne obejmuje zakres od około 4000 Ǻ do 7000 Ǻ (400–700 nanometrów), sprzęt używany w tym zakresie może być również używany do badania podobnych zakresów ultrafioletu i podczerwieni.

Astronomia w podczerwieni

Astronomia w podczerwieni zajmuje się badaniem, wykrywaniem i analizą promieniowania podczerwonego w przestrzeni kosmicznej. Chociaż jego długość fali jest zbliżona do światła widzialnego, promieniowanie podczerwone jest silnie pochłaniane przez atmosferę, a atmosfera ziemska charakteryzuje się znacznym promieniowaniem podczerwonym. Dlatego obserwatoria do badania promieniowania podczerwonego muszą być zlokalizowane w wysokich i suchych miejscach lub w przestrzeni kosmicznej. Widmo podczerwone jest przydatne do badania obiektów, które są zbyt chłodne, aby emitować światło widzialne, takich jak planety i otaczające je dyski gwiazdowe. Promienie podczerwone mogą przechodzić przez obłoki pyłu pochłaniające światło widzialne, umożliwiając obserwacje młodych gwiazd w obłokach molekularnych i jądrach galaktycznych. Niektóre cząsteczki emitują silne promieniowanie podczerwone, które można wykorzystać do badania procesów chemicznych w przestrzeni kosmicznej (na przykład do wykrywania wody w kometach).

Astronomia ultrafioletowa

Astronomia ultrafioletowa jest wykorzystywana przede wszystkim do szczegółowych obserwacji w zakresie długości fal ultrafioletowych od około 100 do 3200 Ǻ (10 do 320 nanometrów). Światło o tych długościach fal jest pochłaniane przez atmosferę ziemską, dlatego badania tego zakresu przeprowadza się z górnych warstw atmosfery lub z kosmosu. Astronomia ultrafioletowa lepiej nadaje się do badania gorących gwiazd (gwiazd UV), ponieważ większość promieniowania występuje w tym zakresie. Obejmuje to badania niebieskich gwiazd w innych galaktykach i mgławicach planetarnych, pozostałości supernowych i aktywnych jąder galaktycznych. Promieniowanie ultrafioletowe jest jednak łatwo absorbowane przez pył międzygwiazdowy, dlatego podczas pomiarów należy uwzględnić jego obecność w środowisku kosmicznym.

Radioastronomia

Bardzo duża sieć radioteleskopów w Sirocco, Nowy Meksyk, USA

Radioastronomia zajmuje się badaniem promieniowania o długości fali większej niż jeden milimetr (w przybliżeniu). Radioastronomia różni się od większości innych typów obserwacji astronomicznych tym, że badane fale radiowe można postrzegać jako fale, a nie jako pojedyncze fotony. Można zatem zmierzyć zarówno amplitudę, jak i fazę fali radiowej, co nie jest łatwe w przypadku fal krótkich.

Chociaż niektóre fale radiowe są emitowane przez obiekty astronomiczne w postaci promieniowania cieplnego, większość emisji radiowych obserwowanych z Ziemi ma swoje źródło w promieniowaniu synchrotronowym, które występuje, gdy elektrony poruszają się w polu magnetycznym. Ponadto gaz międzygwiazdowy wytwarza niektóre linie widmowe, zwłaszcza linię widmową neutralnego wodoru o długości 21 cm.

W zakresie radiowym obserwuje się szeroką gamę obiektów kosmicznych, w szczególności supernowe, gaz międzygwiazdowy, pulsary i aktywne jądra galaktyczne.

Astronomia rentgenowska

Astronomia rentgenowska bada obiekty astronomiczne w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Obiekty zazwyczaj emitują promieniowanie rentgenowskie z powodu:

Ponieważ promieniowanie rentgenowskie jest pochłaniane przez atmosferę ziemską, obserwacje rentgenowskie prowadzone są głównie ze stacji orbitalnych, rakiet lub statków kosmicznych. Znane źródła promieniowania rentgenowskiego w kosmosie obejmują układy podwójne rentgenowskie, pulsary, pozostałości supernowych, galaktyki eliptyczne, gromady galaktyk i aktywne jądra galaktyczne.

Astronomia promieniowania gamma

Astronomiczne promienie gamma pojawiają się w badaniach obiektów astronomicznych o krótkich długościach fal w widmie elektromagnetycznym. Promienie gamma można obserwować bezpośrednio przez satelity takie jak Teleskop Comptona lub specjalistyczne teleskopy zwane atmosferycznymi teleskopami Czerenkowa. Teleskopy te w rzeczywistości nie mierzą bezpośrednio promieni gamma, ale rejestrują błyski światła widzialnego powstające, gdy promienie gamma są pochłaniane przez atmosferę ziemską w wyniku różnych procesów fizycznych zachodzących z naładowanymi cząstkami zachodzącymi podczas absorpcji, takich jak efekt Comptona lub Promieniowanie Czerenkowa.

Większość źródeł promieniowania gamma to w rzeczywistości źródła błysków gamma, które emitują jedynie promienie gamma przez krótki okres czasu, od kilku milisekund do tysiąca sekund, zanim rozproszą się w przestrzeni kosmicznej. Tylko 10% źródeł promieniowania gamma nie jest źródłami przejściowymi. Stacjonarne źródła promieniowania gamma obejmują pulsary, gwiazdy neutronowe i kandydatki na czarne dziury w aktywnych jądrach galaktycznych.

Astronomia pól, które nie opierają się na widmie elektromagnetycznym

Bazując na bardzo dużych odległościach, do Ziemi dociera nie tylko promieniowanie elektromagnetyczne, ale także inne rodzaje cząstek elementarnych.

Nowym kierunkiem w różnorodności metod astronomicznych może być astronomia fal grawitacyjnych, która stara się wykorzystywać detektory fal grawitacyjnych do gromadzenia danych obserwacyjnych o obiektach zwartych. Zbudowano już kilka obserwatoriów, takich jak Laser Interferometer Gravitational Observatory LIGO, ale fale grawitacyjne są bardzo trudne do wykrycia i pozostają nieuchwytne.

Astronomia planetarna wykorzystuje również badania bezpośrednie przy użyciu statków kosmicznych i misji Sample Return. Należą do nich misje latające z wykorzystaniem czujników; lądowniki, które mogą przeprowadzać eksperymenty na powierzchni obiektów, a także pozwalają na teledetekcję materiałów lub obiektów oraz misje dostarczania na Ziemię próbek do bezpośrednich badań laboratoryjnych.

Astrometria i mechanika nieba

Jedna z najstarszych dziedzin astronomii, zajmująca się pomiarami położenia ciał niebieskich. Ta gałąź astronomii nazywa się astrometrią. Historycznie dokładna wiedza o pozycjach Słońca, Księżyca, planet i gwiazd odgrywa niezwykle ważną rolę w nawigacji. Dokładne pomiary pozycji planet pozwoliły na głębokie zrozumienie zaburzeń grawitacyjnych, umożliwiając ich dokładne określenie w przeszłości i przewidywanie przyszłości. Ta gałąź znana jest jako mechanika niebiańska. Teraz śledzenie obiektów bliskich Ziemi pozwala przewidzieć podejście do nich, a także możliwe kolizje różnych obiektów z Ziemią.

Pomiar paralaks pobliskich gwiazd ma fundamentalne znaczenie dla określania odległości w głębokiej przestrzeni kosmicznej, która służy do pomiaru skali Wszechświata. Pomiary te dały podstawę do określenia właściwości odległych gwiazd; właściwości można porównać z sąsiednimi gwiazdami. Pomiary prędkości radialnych i ruchów właściwych ciał niebieskich umożliwiają badanie kinematyki tych układów w naszej galaktyce. Wyniki astrometrii można wykorzystać do pomiaru rozmieszczenia ciemnej materii w galaktyce.

W latach 90. XX wieku do wykrywania dużych planet pozasłonecznych (planet krążących wokół pobliskich gwiazd) stosowano astrometryczne metody pomiaru drgań gwiazd.

Astronomia pozaatmosferyczna

Badania z wykorzystaniem technologii kosmicznej zajmują szczególne miejsce wśród metod badania ciał niebieskich i środowiska kosmicznego. Początek nastąpił wraz z wystrzeleniem pierwszego na świecie sztucznego satelity Ziemi w ZSRR w 1957 roku. Statki kosmiczne umożliwiły prowadzenie badań we wszystkich zakresach długości fal promieniowania elektromagnetycznego. Dlatego współczesną astronomię często nazywa się astronomią wszechfalową. Obserwacje pozaatmosferyczne umożliwiają odbiór promieniowania w przestrzeni kosmicznej, które jest pochłaniane lub w znacznym stopniu zmieniane przez atmosferę ziemską: emisje radiowe o określonych długościach fal, które nie docierają do Ziemi, a także promieniowanie korpuskularne Słońca i innych ciał. Badanie tych wcześniej niedostępnych rodzajów promieniowania gwiazd i mgławic, ośrodka międzyplanetarnego i międzygwiazdowego znacznie wzbogaciło naszą wiedzę o procesach fizycznych zachodzących we Wszechświecie. W szczególności odkryto nieznane wcześniej źródła promieniowania rentgenowskiego - pulsary rentgenowskie. Wiele informacji o naturze ciał i ich układów odległych od nas uzyskano także dzięki badaniom prowadzonym przy użyciu spektrografów zainstalowanych na różnych statkach kosmicznych.

Astronomia teoretyczna

Główny artykuł: Astronomia teoretyczna

Astronomowie teoretyczni korzystają z szerokiej gamy narzędzi, które obejmują modele analityczne (na przykład politropy przewidujące przybliżone zachowanie gwiazd) i numeryczne obliczenia symulacyjne. Każda metoda ma swoje zalety. Analityczny model procesu zwykle zapewnia lepsze zrozumienie, dlaczego coś się dzieje. Modele numeryczne mogą wskazywać obecność zjawisk i efektów, które w innym przypadku prawdopodobnie nie byłyby widoczne.

Teoretycy astronomii starają się tworzyć modele teoretyczne i badać konsekwencje tych symulacji poprzez badania. Pozwala to obserwatorom szukać danych, które mogą obalić model lub pomóc w wyborze pomiędzy kilkoma alternatywnymi lub sprzecznymi modelami. Teoretycy eksperymentują także z tworzeniem lub modyfikowaniem modelu w celu uwzględnienia nowych danych. W przypadku rozbieżności ogólną tendencją jest próba wprowadzenia minimalnych zmian w modelu i skorygowania wyniku. W niektórych przypadkach duża ilość sprzecznych danych z biegiem czasu może doprowadzić do całkowitego niepowodzenia modelu.

Zagadnienia zajmowane przez astronomów teoretycznych: dynamika gwiazd i ewolucja galaktyk; wielkoskalowa struktura Wszechświata; pochodzenie promieni kosmicznych, ogólna teoria względności i kosmologia fizyczna, w szczególności kosmologia gwiazd i astrofizyka. Teorie względności astrofizycznej służą jako narzędzie do oceny właściwości wielkoskalowych struktur, dla których grawitacja odgrywa znaczącą rolę w zjawiskach fizycznych, a także jako podstawa do badań czarnych dziur, astrofizyki i badania fal grawitacyjnych. Niektóre powszechnie akceptowane i badane teorie i modele astronomiczne są obecnie uwzględnione w modelach Lambda-CDM, Wielkim Wybuchu, ekspansji kosmicznej, ciemnej materii i podstawowych teoriach fizycznych.

Amatorska astronomia

Astronomia jest jedną z nauk, w której wkład amatorów może być znaczący. Generalnie wszyscy astronomowie-amatorzy w większym stopniu niż naukowcy obserwują różne ciała i zjawiska niebieskie, choć ich zaplecze techniczne jest znacznie mniejsze niż instytucji państwowych, czasem sami budują sprzęt (jak to miało miejsce 2 wieki temu). Wreszcie większość naukowców pochodziła z tego środowiska. Głównymi obiektami obserwacji astronomów-amatorów są Księżyc, planety, gwiazdy, komety, roje meteorów oraz różne obiekty głębokiego nieba, czyli gromady gwiazd, galaktyki i mgławice. Jedna z gałęzi astronomii amatorskiej, astrofotografia amatorska, polega na fotograficznej rejestracji obszarów nocnego nieba. Wielu amatorów chciałoby specjalizować się w obserwacji konkretnych obiektów, typów obiektów lub typów zdarzeń, które ich interesują.

Astronomowie amatorzy nadal wnoszą wkład w astronomię. Rzeczywiście jest to jedna z niewielu dyscyplin, w których wkład amatora może być znaczący. Dość często wykonują pomiary punktowe, które służą do rozjaśnienia orbit małych planet, częściowo wykrywają także komety i prowadzą regularne obserwacje gwiazd zmiennych. A postęp w technologii cyfrowej umożliwił amatorom dokonanie imponującego postępu w dziedzinie astrofotografii.

Zobacz też

	Portal "Astronomia"
	Astronomia w Wikisłowniku
	Astronomia w Wikibookach
	w Wikiźródłach
	Astronomia na Wikimedia Commons
	Astronomia w Wikinewsach

Kody w systemach klasyfikacji wiedzy

• Państwowy rubrykator informacji naukowo-technicznej (GRNTI) (stan na 2001 r.): 41 ASTRONOMIA

Notatki

1. , Z. 5
2. Marochnik L.S. Fizyka przestrzeni. - 1986.
3. Widmo elektromagnetyczne. NASA. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 5 września 2006 r. Źródło 8 września 2006 r.
4. Moore, p. Atlas Wszechświata Philipa – Wielka Brytania: George Philis Limited, 1997. – ISBN 0-540-07465-9
5. Personel. Dlaczego astronomia w podczerwieni jest gorącym tematem, ESA(11 września 2003). Zarchiwizowane od oryginału w dniu 30 lipca 2012 r. Źródło 11 sierpnia 2008 r.
6. Spektroskopia w podczerwieni – przegląd, NASA/IPAC. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 5 sierpnia 2012 r. Źródło 11 sierpnia 2008 r.
7. Allen's Astrophysical Quantities / Cox, A. N.. - Nowy Jork: Springer-Verlag, 2000. - s. 124. - ISBN 0-387-98746-0
8. Penstona, Margaret J. Widmo elektromagnetyczne. Rada ds. Fizyki Cząstek i Badań Astronomicznych (14 sierpnia 2002). Zarchiwizowane od oryginału w dniu 8 września 2012 r. Źródło 17 sierpnia 2006 r.
9. Gaisser Thomas K. Promienie kosmiczne i fizyka cząstek. - Cambridge University Press, 1990. - s. 1–2. - ISBN 0-521-33931-6
10. Tammann, GA; Thielemann, F. K.; Trautmann, D. Otwieranie nowych okien w obserwacji Wszechświata. Wiadomości eurofizyczne (2003). Zarchiwizowane od oryginału w dniu 6 września 2012 r. Źródło 3 lutego 2010 r.
11. Calvert, James B. Niebiańska mechanika. Uniwersytet w Denver (28 marca 2003). Zarchiwizowane od oryginału w dniu 7 września 2006 r. Źródło 21 sierpnia 2006 r.
12. Sala Astrometrii Precyzyjnej. Wydział Astronomii Uniwersytetu Wirginii. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 26 sierpnia 2006 r. Źródło 10 sierpnia 2006 r.
13. Wolszczan, A.; Słaby, DA (1992). „Układ planetarny wokół pulsara milisekundowego PSR1257+12”. Natura 355 (6356): 145–147. DOI:10.1038/355145a0. Bibcode: 1992Natur.355..145W.
14. Roth, H. (1932). „Powoli kurcząca się lub rozszerzająca płynna kula i jej stabilność”. Przegląd fizyczny 39 (3): 525–529. DOI:10.1103/PhysRev.39.525. Kod Bib: 1932PhRv...39..525R.
15. Eddington AS Wewnętrzna Konstytucja Gwiazd. – Cambridge University Press, 1926. – ISBN 978-0-521-33708-3
16. Mims III, Forrest M. (1999). „Nauka amatorska – silna tradycja, świetlana przyszłość”. Nauka 284 (5411): 55–56. DOI:10.1126/science.284.5411.55. Kod Biblijny: 1999Sci...284...55M. „Astronomia tradycyjnie należała do najbardziej żyznych dziedzin dla poważnych amatorów [...]”
17. Amerykańskie Towarzystwo Meteorytowe. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 22 sierpnia 2006 r. Źródło 24 sierpnia 2006 r.
18. Lodriguss, JerryŁapanie światła: astrofotografia. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 1 września 2006 r. Źródło 24 sierpnia 2006 r.
19. Ghigo, F. Karl Jansky i odkrycie kosmicznych fal radiowych. Narodowe Obserwatorium Radioastronomiczne (7 lutego 2006). Zarchiwizowane od oryginału w dniu 31 sierpnia 2006 r. Źródło 24 sierpnia 2006 r.
20. Astronomowie radioamatorzy z Cambridge. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 24 maja 2012 r. Źródło 24 sierpnia 2006 r.
21. Międzynarodowe Stowarzyszenie Timingu Okultyzmu. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 21 sierpnia 2006 r. Źródło 24 sierpnia 2006 r.
22. Nagroda Edgara Wilsona. Centralne Biuro IAU ds. Telegramów Astronomicznych. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 24 października 2010 r. Źródło 24 października 2010 r.
23. Amerykańskie Stowarzyszenie Obserwatorów Gwiazd Zmiennych. AAVSO. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2 lutego 2010 r. Źródło 3 lutego 2010 r.

Literatura

• Kononovich E. V., Moroz V. I. Ogólny kurs astronomii / wyd. Ivanova V.V.. - wyd. 2. - M.: Redakcja URSS, 2004. - 544 s. - (Klasyczny podręcznik uniwersytecki). - ISBN 5-354-00866-2 (Pobrano 31 października 2012 r.)
• Stephena Marana. Astronomia dla opornych = Astronomia dla opornych. - M.: „Dialektyka”, 2006. - s. 256. - ISBN 0-7645-5155-8
• Povitukhin B. G. Astrometria. Mechanika nieba: podręcznik. - Bijsk: Centrum Badań Naukowych BiGPI, 1999. - 90 s.

Nauką badającą Wszechświat i jedną z najstarszych wśród ludzkości jest astronomia. Słowo to składa się z dwóch greckich słów: „nomos” – „prawo” i „astron” – „światło, gwiazda”. Podsumowując, termin ten można przetłumaczyć jako „prawo gwiazd”. Astronomia to całe tysiąclecia obserwacji nieba, podczas których gromadzi się różnorodna wiedza. Należy zaznaczyć, że w porównaniu z innymi naukami, już w starożytności poziom tej nauki był niezwykle wysoki.

Wtedy i teraz

Nazwy konstelacji znamy niezmiennie te same od wielu dziesiątków stuleci. Nasi odlegli przodkowie znali je wszystkie; wiedzieli, jak obliczyć wschody i zachody Słońca, planet, Księżyca i wszystkich największych gwiazd na długo przed naszą erą. Co więcej, naukowcy już wtedy wiedzieli, jak przewidywać zaćmienia Słońca i Księżyca. Astronomia jest główną nauką w życiu starożytnego człowieka. Łowcy używali gwiazd, aby znaleźć drogę do domu, żeglarze używali gwiazd, aby kierować swoimi statkami na otwartym oceanie. Wszelkie prace rolnicze wiązały się z ustalonym cyklem pór roku, na podstawie luminarzy obliczano czas i sporządzano kalendarze. Nawet astrolodzy przepowiadali los z gwiazd.

Teraz wiele z powyższych nie jest już potrzebnych. Przebiegu statków i wylewów rzecznych nie trzeba już obliczać za pomocą klepsydry, ponieważ pojawiły się wszelkiego rodzaju środki techniczne. Astronomia jest jednak nauką, która nie może mieć końca w swoim rozwoju. A teraz cała astronautyka opiera się na swoich podstawach, za pomocą tej nauki ludzkość korzysta z systemów komunikacji, telewizji i obserwuje Ziemię z kosmosu. Astronomia i matematyka, astronomia i fizyka są obecnie ściśle powiązane, mają wspólne metody poznania, które są powszechnie stosowane.

Dwie astronomie

Istotą astronomii w starożytności była obserwacja. W tej nauce eksperymenty są niemożliwe, tak jak w fizyce czy chemii, ponieważ przedmioty badań są niedostępne dla ludzi. Ale znaczenie astronomii w życiu człowieka jest dziś bardzo duże. Wszystkie informacje o ciałach niebieskich uzyskuje się obecnie z otrzymanego promieniowania elektromagnetycznego. Jednak w ciągu ostatnich kilku dekad naukowcy mieli okazję bezpośrednio badać niektóre ciała niebieskie - automatyczne stacje badają atmosferę pobliskich planet i badają ich glebę.

To właśnie podzieliło astronomię na dwie główne części - teoretyczną i obserwacyjną. Celem tego ostatniego jest uzyskanie danych z obserwacji ciał niebieskich, które następnie są analizowane z wykorzystaniem fizyki i jej podstawowych praw. Natomiast teoretycy astronomii opracowują modele komputerowe, matematyczne i analityczne, za pomocą których opisują zjawiska i obiekty astronomiczne. Czy muszę mówić, że znaczenie astronomii jako nauki dla ludzkości jest po prostu ogromne? Przecież te dwie gałęzie nie istnieją osobno, uzupełniają się. Teoria szuka wyjaśnień w oparciu o wyniki obserwacji, a obserwatorzy potwierdzają lub nie wszystkie hipotezy i wnioski teoretyczne.

Astronomia jako nauka filozoficzna

Definicja nauki „astronomia” pojawiła się w czasach starożytnych i żyje szczęśliwie dzisiaj. Jest to badanie podstawowych praw natury naszego świata, który jest ściśle związany z większym kosmosem. Dlatego początkowo astronomię interpretowano jako naukę filozoficzną. Za jego pomocą poznaje się własny świat poprzez wiedzę o obiektach niebieskich – gwiazdach, planetach, kometach, galaktykach, a także o zjawiskach, które czasami zachodzą poza ziemską atmosferą – blasku Słońca, wietrze słonecznym, promieniowaniu kosmicznym , i tak dalej.

Nawet leksykalne znaczenie słowa „astronomia” mówi o tym samym: prawo gwiazd obowiązuje również tutaj, na Ziemi, ponieważ jest ona częścią rozległego kosmosu, który rozwija się według jednego prawa. To dzięki niemu ludzkość otrzymała ewolucję, fizykę, chemię, meteorologię i każdą inną naukę. Wszystko na świecie rozwija się poprzez pewien ruch ciał niebieskich: galaktyki powstają i rozwijają się, gwiazdy umierają i ponownie rozbłyskują. Należy zawsze pamiętać, gdzie rozpoczęła się każda inna nauka. Wielka szkoda, że ​​teraz w szkole nie ma astronomii. Tej wiedzy i zrozumienia ogromu i wartości świata nie da się niczym zastąpić.

XX wiek

Zatem astronomia obserwacyjna i astrofizyka teoretyczna stanowiły naukę profesjonalną. Oprócz wynalezionego już od niepamiętnych czasów teleskopu stale powstawały nowe instrumenty do eksploracji kosmosu. Informacje zostały zebrane i przetworzone, a następnie teoretycy astrofizycy wdrożeni do stworzonych przez siebie modeli – analitycznych lub komputerowych.

Znaczenie słowa „astronomia” nabrało ogromnego znaczenia we wszystkich obszarach nauk humanistycznych, ponieważ nawet słynna teoria względności opiera się na podstawowych prawach fizyki astronomicznej. I, co ciekawe, większości odkryć dokonali astronomowie-amatorzy. Jest to jedna z nielicznych nauk, w której osoby spoza nauki mogą uczestniczyć w obserwacjach i zbierać do niej dane.

Astronomia i astrologia

Współczesne dzieci w wieku szkolnym (a nawet studenci) dość często mylą naukę z systemem wierzeń, niemniej jednak brak odpowiednich zajęć w szkolnych programach nauczania ma swoje konsekwencje. Astrologię od dawna uważa się za pseudonaukę, która twierdzi, że każde ludzkie przedsięwzięcie, nawet najmniejsze, zależy od pozycji luminarzy. Oczywiście te dwie nazwy pochodzą z tego samego rdzenia, ale systemy poznawcze obu są całkowicie przeciwne.

Astronomia pozwoliła człowiekowi dokonać ogromnego postępu w zrozumieniu praw Wszechświata. Nauka ta jest całkowicie niepoznawalna; zawsze będzie więcej pytań, na które nie ma odpowiedzi, niż tych, na które odpowiedź została znaleziona. Nieważne, ile urządzeń zbudowano w kosmosie i na Ziemi, niezależnie od tego, ile dokonano oszałamiających odkryć, jest to tylko kropla w oceanie wiedzy. W tej chwili nie możemy jeszcze z całą pewnością stwierdzić pochodzenia masy gwiazdowej w całym jej widmie, ani odpowiedzieć pozytywnie lub negatywnie na pytanie o istnienie innego życia we Wszechświecie. Paradoks Fermiego nie został wyjaśniony. Natura ciemności nie jest jasna. Nie wiemy nic o okresie istnienia Wszechświata, ani o konkretnym celu jego istnienia.

Astronomia i historia

Nauczywszy się rozróżniać gwiazdy i planety, starożytni astronomowie powiązali tę wiedzę z transcendencją, utożsamiając wszystkie znane ciała niebieskie z duchami i bogami. Potem pojawiła się ślepa gałąź nauki - astrologia, ponieważ ruch wszystkich obiektów kosmicznych był ściśle powiązany ze zjawiskami czysto ziemskimi - zmianami pór roku, deszczami, suszami.

Potem pojawili się Mędrcy (kapłani, kapłani i podobni pracownicy kultu), których uważano za zawodowych astronomów. Wiele starożytnych budowli – na przykład chińskie świątynie czy Stonehenge – łączyło wyraźnie dwie funkcje – astronomiczną i religijną.

wschód i zachód

Osiągnięto tak wiele pożytku, że starożytna wiedza mogła z powodzeniem służyć jako podstawa najbardziej kwitnącej dzisiaj nauki. Kalendarze budowano zgodnie z ruchem luminarzy – starożytny rzymski wciąż żyje. W Chinach w roku 2300 p.n.e. funkcjonowało już obserwatorium astronomiczne, widać to na zdjęciu.

Wyrocznie w Chinach przechowują rysunki zaćmień i pojawiania się nowych gwiazd od czterech tysięcy lat. Od VI wieku p.n.e. znajdują się w zapisach szczegółowe obserwacje astronomiczne – w Chinach. A w Europie cały ten rozkwit rozpoczął się dopiero w XVII wieku naszej ery. Chińczycy od wielu tysięcy lat absolutnie poprawnie przepowiadają pojawienie się komet. Około sześciu tysięcy lat temu powstał tam także pierwszy atlas gwiazd.

Starożytna Grecja i świat arabski

Europa w średniowieczu całkowicie i całkowicie zahamowała wszelki rozwój nauki na swoich terytoriach, nawet odkrycia greckie, które pod wieloma względami okazały się słuszne i wniosły wiele cennego wkładu do nauki astronomii, były wyklęte. Właśnie dlatego starożytność klasyczna przetrwała do dziś w bardzo skromnej liczbie skonsolidowanych zapisów i zestawień.

Ale w krajach arabskich rozkwitła astronomia, a księża z najodleglejszych parafii chrześcijańskich dwa tysiące lat temu potrafili obliczyć dokładną datę Wielkanocy na podstawie ruchu gwiazd. Arabowie masowo przetłumaczyli dzieła astronomów starożytnej Grecji i to właśnie tam rękopisy odnaleźli potomkowie w głębinach ocalałych bibliotek. Obserwatoria budowano w krajach arabskich od IX wieku naszej ery. W Persji poeta i naukowiec Omar Chajjam zebrał ogromną liczbę tabel i zreformował kalendarz, czyniąc go dokładniejszym niż juliański i bliższym gregoriańskiemu. Pomogły mu w tym ciągłe obserwacje ciał niebieskich.

Niebiańska mechanika

Uniwersalna grawitacja stała się znana światu dzięki Izaakowi Newtonowi. Dzisiejsze dzieci w wieku szkolnym słyszą to imię tylko w związku z trzema prawami fizyki. Nie zdają sobie sprawy, że prawa te są ściśle związane z mechaniką nieba, ponieważ w szkole nie ma lekcji astronomii.

To będzie wielkie szczęście wiedzieć, że ten niezbędny element znów będzie służył. Sekretarz naukowy Instytutu Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk Aleksander Zacharow jest przekonany, że istniejący niedobór nauczycieli astronomii w kraju można szybko uzupełnić, jeśli dyscyplina ta powróci do programu nauczania. Dyrektor planetarium w Nowosybirsku Siergiej Maslikow jest przekonany, że planowany powrót astronomii do szkół nie może nastąpić wcześniej niż za pięć–sześć lat. Minister Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Olga Wasilijewa stwierdza jednak, że ta godzina tygodniowo przeznaczona na naukę astronomii powinna zostać jak najszybciej zwrócona uczniom.