Термин

История развития астрономии

Почему астрономию называют древнейшей из наук? А все повторяется в небе над нами: каждую ночь восходят и заходят звезды, меняются лунные фазы, Солнце находит свой путь между звезд. Скорее всего, именно эти закономерности были открыты первыми астрономами, сидевшими у первобытного костра. Движение Луны было положено в основу первого лунного календаря, затем было открыто движение Солнца, и появился солнечный календарь. В это же время достигла расцвета и «небесная» мифология: первобытные люди обожествляли Солнце, Луну и другие светила, совершали различные обряды, чтобы задобрить небесных богов.

1) Представление о мире в древности

В Древнем Египте Земля считалась плоский –небо громадный купол. Светила подвешены на небосводе.

Близки к древнеегипетским были и представления халдеев – народов, населявших Междуречье, начиная с 7 века до н.э. По их воззрениям Вселенная была замкнутым миром, в центре которого находилась Земля, покоившаяся на поверхности мировых вод и представлявшая собой огромную гору. Между Землей и “плотиной небес ” – высокой непроницаемой стеной, окружавшей мир, - находилось море, которое считалось запретным. Каждый, кто пытался бы исследовать его дали, был обречен на гибель. Небо халдеи считали большим куполом, возвышающимся над миром и опирающимся на “плотину небес”. Он сделан из твердого металла верховным бором Мардуком. Днем небосвод отражал солнечный свет, а ночью служил темно-синим фоном для игры богов – планет, Луны и звезд.

Древние греки, как и многие другие, представляли землю плоский.

В священных книгах древних индусов отражены их представления о строении мира, имеющие много общего с воззрениями египтян. Согласно этим представлениям, плоская Земля с громадной горой в центре поддерживается 4 слонами, которые стоят на огромной черепахе, плавающей в океане.

В 400-650 года в Индии был создан цикл математических и астрономических сочинений, так называемая Сид Ханта, написанная разными авторами. В этих работах мы уже встречаем картину мира с шарообразной Землей в центре и круговыми орбитами вокруг ее, близкую к системе мира Аристотеля и слегка упрощенную по сравнению с системой Птолемея. Несколько раз упоминается вращение Земли вокруг оси. Из Индии астрономические познания стали распространяться на запад, в первую очередь к арабам и народам Средней Азии. Это солнечные часы обсерватории в Дели.

2) Зарождение астрономии, как науки

1) Древние обсерватории

За несколько тысяч лет до нашей эры в долинах крупных рек (Нил, Евфрат, Ганг, Хуанхэ) осели земледельцы. Календарь, составлявшийся жрецами Солнца и Луны, стал играть важнейшее значение в их хозяйственной жизни. Наблюдения за светилами жрецы проводили в древних обсерваториях, одновременно бывших и храмами. Археологи нашли довольно много подобных обсерваторий. Простейшие из них – мегалиты – представляли собой один или несколько камней, расположенных в строгом порядке друг относительно друга. Мегалиты отмечали места восхода и захода светил в определенное время года.

Одним из самых известных сооружений древности является Стоунхендж, расположенный в Южной Англии. Обсерватория представляет собой 30 вкопанных камней высотой более 5 м с положенными сверху плитами, составлявшие кольцо диаметром почти 30 м. Внутри него располагались еще несколько камней. Сейчас ученые полагают, что Стоунхендж строился между 1900 и 1600 гг. до н.э. Его основная функция – наблюдение Солнца и Луны, определение дней зимнего и летнего солнцестояний, предсказание лунных и солнечных затмений. Стоунхендж – это своеобразный компьютер каменного века.

В Центральной Америке в 250-900 год достигла высокого развития астрономия народов Майя, населявшего южную часть современной Мексики, Гватемала и Гондураса. Основные сооружения майя сохранились до наших дней. На картинке изображена обсерватория майя (около 900г.) По форме это сооружение напоминает нам современные обсерватории, однако каменный купол майя не вращался вокруг своей оси и у низ не было телескопов. Наблюдения небесных светил производились невооруженным глазом с помощью угломерных приборов. У майя существовал культ Венеры, что нашло отражение в их календаре, построенным на синодическом периоде Венеры (период смены конфигураций Венеры относительно Солнца), равном 584 суткам. После 900 года культура майя начала приходить в упадок, а затем прекратило свое существование вообще. Их культурное наследие было уничтожено завоевателями и монахами. На обороте изображена голова бога Солнца древних майя.

3. Ученые в астрономии

1) Наблюдения Гиппарха

Первым человеком, занимавшимся систематическими наблюдениями светил, стал Гиппарх (2 век до н.э.). Ученый составил огромный по тем временам каталог положений 850 звезд, разделив их по блеску на 6 степеней (звездных величин). Гиппарх ввел географические координаты - широту и долготу, и его можно считать основателем математической географии. Он открыл явление прецессии земной оси, первым правильно оценил расстояние от Земли до Луны и ее размеры, вычислил продолжительность года с точностью до 7 минут.

2) Труды Птолемей

Его последователь – александрийский ученый Птолемей (2 век н.э.) – написал самый великий астрономический труд античности – «Альмагест», в котором систематизировал все астрономические знания своей эпохи и описал собственную геоцентрическую систему мира, которая господствовала в европейской науке на протяжении пятнадцати веков.

3) Великий греческий философ Аристотель понимал, что Земля имеет форму шара и приводил одно из сильнейших доказательств этого- круглую форму тени Земли на Луне во время лунных затмений Он понимал и то, что Луна темный шар , освещаемый Солнцем и обращающийся вокруг Земли. Но Аристотель считал Землю центром мира. Еще дальше расположены сферы планет – семи светил, перемещающихся между звездами,. Еще дальше расположена сфера неподвижных звезд. Учения Аристотеля были прогрессивными с точки зрения науки, хотя его мировоззрение было идеалистическим, поскольку он признавал божественное начало. Позднее все это было использовано церковью против передовых идей сторонников гелиоцентрической системы устройства мира.

В средние века под влиянием католической церкви произошел возврат к примитивным представлениям древности о плоской Земле и опирающимся на нее полушарии неба. Здесь изображено наблюдения неба с примитивными инструментами астрономов 13 века.

Одним из замечательных астрономов средневековья является Мухаммедд Тарагбайблин Улугбекблин, внук известного завоевателя Тимураблин. Будучи назначен своим отцом Шахрухомблин правителем Самарблинкарда , Улугбекблин построил там обсерваторию, где был установлен гигантский квадрант радиусом 40 метров, не имевший себе равных среди угломерных предметов того времени. Составленный Улугбекблином каталог положений 1018 звезд по точности превосходил другие и много раз переиздавался в Европе вплоть до 17 века. Улугбекблин определил наклон эклиптики к экватору, постоянную годичной процессии, им также составлены таблицы движения планет. Просветительская деятельность Улугбекблина и его пренебрежение к религии вызвали гнев мусульманской церкви. Он был предательски убит. Здесь показана плита квадранта Улугбекблина с градусными делениями.

4) Работа Коперник, Кеплер

Только в XV веке под влиянием античной культуры Европа очнулась от тяжелого сна, называемого Средневековьем. Поворот в мировоззрении связывают с жившим на границ XV и XVI веков польским ученым Николаем Коперником. Именно он в сознании миллионов людей стал автором гелиоцентрической картины мира.

5) Вслед за этим Иоганн Кеплер открывает экспериментально законы движения небесных тел.

6) Телескоп Галилео

А в 1609 году в астрономии свершилась новая революция: используя изобретенную голландцами зрительную трубу, Галилео Галилей создает телескоп и впервые направляет его на небо. Перечисление открытий, сделанных с его помощью, заняло бы целую страницу. Но над головой ученого уже сгущались тучи. В 1600 году был казнен придерживавшийся теории Коперника Джордано Бруно, а в 1633 инквизиция вынудила Галилея отречься от своего учения.

7) Закон Всемирного тяготения Ньютона

В середине XVII в. Исаак Ньютон открывает закон всемирного тяготения, чем подтверждает правильность законов Кеплера. Он разработал основы дифференциального и интегрального исчислений, в результате чего астрономия приобрела стройную математическую опору. Двести пятьдесят лет была незыблема механика Ньютона.

8) Гипотеза «Большого взрыва»

XX век начался с низвержения механики Ньютона как универсального принципа мироздания. Александр Фридман в 1922 году стал автором теории расширяющейся Вселенной, а Георгий Гамов в 1946 году на основании этой теории предложил гипотезу "Большого взрыва", которой ученые придерживаются до сих пор.

Сейчас в начале ХХI века астрономическая наука переживает новую революцию. Крупнейшее событие последних лет в астрономии это открытие ускоренного расширения нашей Вселенной, которое говорит о наличии во Вселенной еще одной формы материи "темной энергии", обладающей антигравитационными свойствами.

3. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы.

Два противоположных учения о строении солнечной системы и движении ее тел.

Согласно гелиоцентрической системе мира (от греч. ἥλιος Солнце) Земля, вращающаяся вокруг собственной оси, является одной из планет и вместе с ними обращается вокруг Солнца.

В противоположность этому геоцентрическая система мира (от греч. γῆ -Земля) основана на утверждении о неподвижности Земли, покоящейся в центре Вселенной. Солнце, планеты и все небесные светила обращаются вокруг Земли.

Борьба между этими двумя концепциями, приведшая к торжеству гелиоцентризма, наполняет собой историю астрономии и имеет характер столкновения двух противоположных филос. направлений.

5. Лунно-солнечный календарь

Важнейшее событие в жизни такой сельскохозяйственной страны, как Египет, – разлив Нила – определялось по восходу Сириуса и летнему солнцестоянию. В Египте уже существовал лунно-солнечный календарь, деливший год на 365 суток и 12 месяцев. Хотя астрономический год – полный оборот Земли вокруг Солнца - это 365суток 5 часов и 48минут. Сутки делились на день и ночь по 12 часов. Египтяне делили небо на созвездия, знали о существовании планет, умели определять высоту Солнца над горизонтом.

Новый толчок астрономия получает, когда на европейском континенте возникает греческая цивилизация. Греки, а вслед за ними и римляне, использовали лунно-солнечный календарь. Неточность календаря компенсировали тем, что вставляли в некоторые месяца дополнительные дни. Часто при этом преследовались политические или экономические цели. Чтобы избежать этого в 46 г. до н.э. Юлий Цезарь вводит юлианский календарь, который в наше время называется «старым стилем».

6. Практическое применение астрономических исследований.

Конечно, прошли те времена, когда астрономические наблюдения были необходимы, чтобы проложить курс корабля в открытом море, определить продолжительность года или время начала сева. Сегодня эти вопросы решаются с помощью технических средств. Но астрономия по-прежнему важна для человечества, потому что космос создает постоянные угрозы для нашей цивилизации.

Проблемы сегодняшнего дня.

Погодные условия на Земле во многом зависят от гигантских взрывов на Солнце, сопровождающихся вспышками и выбросами космического вещества. Нарушается работа электронных устройств космических аппаратов, повреждаются наземные энергетические сети, создается реальная угроза здоровью экипажей космических станций. В зависимости от энергии, время, за которое солнечные частицы достигают земной поверхности, может составлять от 10 минут до нескольких часов. Надежное и точное предсказание и предупреждение о солнечной активности важно для нормальной работы аппаратур связи и навигации, и может помочь сэкономить сотни миллионов долларов, затрачиваемых на обслуживание и восстановление поврежденных систем.

Проблемы завтрашнего дня. Стивен Хокинг, выдающийся современный физик, человек необычайно сложной судьбы, высказал мрачное предположение по поводу выживания человечества в грядущем тысячелетии. Основанием для этого послужил парниковый эффект, который, по мнению Хокинга, приведет к необратимому повышению температуры. Альтернативой является освоение других планет. Без колонизации космоса у человечества очень мало шансов выжить, полагает известный ученый. Хотя и без этой причины, колонизация планет солнечной системы обязательно начнется не позже середины ХХI века. И первой обживаемой планетой будет Марс. Без астрономии здесь никак не обойтись.

Проблемы недалекого будущего. Астероид Икар в 1968 году приблизился к Земле на расстояние 6 млн км. Если бы Икар столкнулся с Землей, то произошел бы взрыв, эквивалентный взрыву 100 Мт тротила, или взрыву ста атомных бомб.В целом же астрономы считают, что число опасных и пока не обнаруженных опасных астероидов порядка 2500. Именно эти таинственные странники и представляют главную опасность будущему Земли.

Проблемы далекого будущего. Но, увы, не только столкновения несут в себе глобальные последствия для Земли. Опасность исходит от Солнца, породившего жизнь на Земле. Астрофизики могут рассчитать все этапы жизни звезды. Согласно расчетам, например, через 8 млрд лет Солнце превратится в красный сверхгигант, увеличив свой размер в 170 раз, поглотив при этом Меркурий. Нетрудно подсчитать, что на нашем небе Солнце будет выглядеть как красный шар, занимающий половину небесной сферы. В результате температура на Земле повысится, начнется интенсивное испарение океанов, из-за чего увеличится непрозрачность атмосферы, что вызовет так называемый парниковый эффект: Земля станет очень горячей. Дальнейшее раздувание Солнца приведет к тому, что и Земля уже будет вращаться фактически внутри Солнца. Согласно этому сценарию, Земле уготовлена не очень приятная участь. Трение Земли и частиц газа Солнца будет уменьшать орбитальную скорость Земли, в результате Земля по спирали будет падать к центральным областям Солнца. Это приведет к тому, что Солнце нагреет Землю до чрезвычайно высоких температур, превратив ее в раскаленные скалы без всяких признаков наличия воды в океанах и, естественно, жизни.