Лекція 1: Предмет астрономії. Її розвиток і значення в житті суспільства. Короткий огляд об’єктів дослідження в астрономії.

Учений і філософ Еммануїл Кант висловився досить оптимістично: «Дайте мені матерію, і я збудую світ». Усі ті знання, які ви отримали на попередніх уроках, людство накопичувало тисячоліттями. Перші аматорські пізнання поступово оформились у надсучасну науку — астрономію. її розвиток є пріоритетним завданням найрозвинутіших країн світу. Про це сьогодні ви почуєте багато повідомлень, які, сподіваюсь, змусять вас дізнаватися ще більше про Всесвіт.

Всесвіт — весь матеріальний світ, різноманітний за формами, що їх приймає матерія та енергія, включаючи усі галактики, зорі, планети та інші космічні тіла

Астрономія (від грец. «астрон» — «зоря», «номос» — «закон») — наука про небесні світила, про закони їхнього руху, будови і розвитку, а також про будову і розвиток Всесвіту в цілому.

Астрономія вивчає всю сукупність небесних світил: планети та їхні супутники, комети і метеорні тіла, Сонце, зорі, зоряні скупчення, туманності, галактики, а також речовину та поля, які заповнюють простір між світилами.

Астрономія істотно відрізняється від інших галузей природознавства. В основі інших природничих наук лежить експеримент. Фізик чи хімік можуть штучно створювати ті чи інші умови і досліджувати, як зміна цих умов впливає на перебіг певного процесу.

Основа астрономії — спостереження. Вивчаючи потоки електромагнітних хвиль від небесних світил, астрономи не тільки змогли визначити відстані до них, дослідити фізичні умови в їхніх надрах, встановити хімічний склад їхніх атмосфер, з'ясувати внутрішню будову, але й накреслити шляхи їхньої еволюції впродовж мільярдів років.

Історія астрономії

Астрономія - одна з найдавніших наук. Перші астрономічні записи, знайдені в давньоєгипетських гробницях, датуються ХХІ-ХVII ст. до н. е.

Перші астрономічні спостереження: вивчення небесних явищ було розпочато людиною задовго до появи письмових історичних документів, а фіксування таких подій почалося ще в часи палеолітичних художників, які створили знамениті розписи в печерах Альтаміри і Ласко (Піренейський півострів). Можна (не без підстави) припустити, що відповідні мітки, вирізані на бивнях мамонтів 15 тис. років тому, були записами фаз Місяця. Вчені вважають, що одним із мотивів спорудження в епоху мегалітів у 3-2-му тисячоліттях до н.е. величезного числа кам'яних покажчиків напрямків і кіл на території всієї Західної Європи, напр. у Стоунхенджі, було прагнення зафіксувати точки циклічно повторюваних сходів і заходів Сонця і Місяця на обрії. Так міг бути створений своєрідний культовий календар, у якому відзначався час жертвопринесень, необхідних, щоб змилостивити богів і здобути їхню прихильність.

Відомо, що вже за 3000 років до н. е. єгипетські жерці за першою ранковою появою найяскравішої зорі земного зоряного неба Сіріус визначали час настання розливу річки Ніл. В давньому Китаї за 2000 років до н. е. видимі рухи Сонця та Місяця були так добре вивчені, що китайські астрономи передбачали настання сонячних та місячних затемнень.

Було принаймні три причини, що обумовили і стимулювали зародження і розвиток астрономії.

Перший і, безумовно, найдавніший стимул - це практичні потреби людей. Для первісних кочових племен, які займалися мисливством, дуже важливою обставиною було чергування темних безмісячних та світлих місячних ночей, що вимагало спостережень за зміною фаз Місяця.

Другим стимулом для ретельних спостережень зоряного неба, а загалом - для нагромадження астрономічних знань і розвитку астрономії, були астрологічні завбачення.

Вже в III тис. до н. е. давні вавілоняни уважно слідкували за рухом так званих «блукаючих світил», які, на відміну від нерухомих зір, не займали постійних положень на небі, а рухались, переміщаючись із сузір'я в сузір'я. Від давніх греків до нас дійшла їхня загальна назва -планети, від римлян - власні назви: Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн. До числа планет у ті часи відносили ще й Сонце та Місяць, бо вони також «блукали» небом по сузір'ях.

Відіграючи величезну світоглядну роль, астрономія завжди посідала чільне місце в духовному житті людства. Ось що писав з цього приводу А. П уанкаре: «Астрономія корисна, тому що вона підносить нас над нами самими; вона корисна, тому що вона велична; вона корисна, тому що вона прекрасна. Вона показує нам, яка нікчемна людина тілом і яка велична вона духом, бо розум її у змозі осягнути сяючі безодні, де її тіло - лише темна точка, у змозі насолоджуватись їхньою безмовною гармонією. Так приходимо ми до усвідомлення своєї могутності, і це усвідомлення ... робить нас сильнішими».

Астрономія зароджувалася в різних куточках планети: у Межиріччі, Китаї, Єгипті - скрізь, де, усвідомивши себе, людина організовувала своє життя у певній спільноті. Ясна річ, у ті часи відповіді на питання про будову й походження навколишнього світу і про місце Землі у ньому люди давали на підставі своїх безпосередніх вражень та відчуттів. Тож не випадково склалось уявлення про те, що Земля нерухома і знаходиться в центрі світу. Як очевидний факт приймалося, що Сонце, Місяць і весь небосхил обертаються навколо неї.

Довгий час у людей не було підстав сумніватись навіть у тому, що Земля плоска. Результати тривалих спостережень, зокрема видимих рухів Місяця, Сонця, планет, передавались із покоління в покоління. З часом вони допомогли змоделювати рухи цих світил і завдяки цьому обчислювати їхні положення серед зір на багато років наперед. Найдосконаліше це вдалося з робити грецькому вченому Клавдію Птолемею біля 150 р. н. е. Його геоцентрична модель світу, згідно якої у центрі Всесвіту знаходиться Земля, а всі небесні тіла обертаються навколо неї, була так ретельно опрацьована, що її використовували майже 1500 років.

Т іхо Браге (1546-1601) - датський астроном. Свою наукову діяльність присвятив спостереженням неба. Досягнув небувалої до того часу точності спостережень; вимірював положення зір, Місяця і планет без оптичних пристосувань за допомогою квадранта. Створив надійні інструменти, похибки яких можна враховувати, а також розробив нові методи спостережень. Завдяки заступництву данського короля Фредеріка II побудував обсерваторію Ураніборг ("Небесний замок"), а потім і Стьєрнеборг ("Зоряний замок") на о. Гвен поблизу Копенгагена. У 1597 р. поїхав із Данії, деякий час провів у Гамбурзі й у 1599 р. переїхав у Прагу, куди перевіз свої інструменти. У його чудовій праці "Tabulae Rudolphinae", опублікованій у 1627 р. вже після його смерті, було зазначено точні положення 1000 зір, Місяця і планет, а також наведено нові сонячні таблиці, які згодом були використані його учнем і помічником І. Кеплером.

Микола Коперник (1473-1543) - польский астроном, творець геліоцентричної системи світу. Відмовився від прийнятого протягом багатьох століть вчення про центральне положення Землі у Всесвіті. Пояснив видимі рухи небесних світил обертанням Землі навколо осі й обертанням планет навколо Сонця. Основоположник сучасної астрономії. У 1543 р. опублікував книгу "Про обертання небесних сфер". Свого часу його вчення було заборонено католицькою церквою.

Ісаак Ньютон (1643-1727), узагальнивши закони Кеплера про рух планет, відкрив закон всесвітнього тяжіння і заклав основи небесної механіки. Вільям Гершель (1738-1822) створив модель нашої Галактики - велетенської, але скінченних розмірів системи зір. Йозеф Фраунгофер (1787-1826) вперше використав спектральний аналіз в астрономії. Едвін Габбл (1889-1953) довів, що за межами нашої Галактики є незліченне число інших таких же зоряних систем і що цей світ галактик розширюється. Альберт Е йнштейн (1879-1955) створив теорію відносності, яка стала фундаментом космології.

Г алілео Галілей (італ. Galileo Galilei; 15 лютого 1564 — 8 січня 1642) — італійський мислитель епохи Відродження, засновник класичної механіки, фізик, астроном, математик, поет і літературний критик.

С учасна астрономія, залишаючись фундаментальною наукою, має величезне прикладне значення і безпосередньо пов'язана з науково-технічним прогресом людства. Вивчення різноманітних небесних тіл, які можуть перебувати в умовах і дуже високих, і дуже низьких температур, густин і тисків, збагачує важливими даними «земні» науки - фізику, хімію тощо.

Крім того, астрономія є однією з найголовніших наук, завдяки яким створюється наукова картина світу - система уявлень про найзагальніші закони будови і розвитку Всесвіту та його окремих частин. І ця наукова картина світу, більшою чи меншою мірою, стає елементом світогляду кожної людини.

Стародавні прилади для дослідження аострономічних явищ:

Астролябія (рос. астролябия, англ. astrolabe, нім. Astrolabium) — кутовимірювальний прилад яким до XVIII століття користувались для визначення широти i довготи в астрономії та навігації.

К вадрант – старовинний астрономічний прилад для відмірювання висот небесних світил над рівнем горизонту.

Ґномон (від грец. γνώμων — той, хто знає) — давній астрономічний інструмент для вимірювання часу, елементом якого є вертикальна жердина, що відкидає тінь на горизонтальний майданчик.

Ґномон дозволяє визначити:

- астрономічний полудень — момент, коли довжина його тіні найменша;

- напрям на північ — за напрямом тіні в астрономічний полудень;

- широту місця — за довжиною тіні в астрономічний полудень.

Основні розділи астрономії.

Астрономія широко розповсюджена наука, вона включає:

Астрометрію — розділ астрономії, що займається вимірюванням положень небесних тіл і побудовою систем координат у космосі.

Теоретична астрономія — розділ астрономії, що визначає орбіти небесних тіл по положенням і навпаки.

Небесна механіка — розділ астрономії, що вивчає рух небесних тіл та їхніх систем.

Астрофізика — розділ астрономії, що вивчає фізичну будову та еволюцію небесних тіл і фізичні процеси, які їх зумовлюють.

Фізика планет і фізика Сонця .

Зоряна астрономія —  розділ астрономії, що вивчає закономірності в розподілі і русі зірок і систем.

Космогонія — розділ астрономії, що розглядає питання походження і еволюції сонячної системи.

Космологія  — розділ астрономії, що вивчає будову та еволюцію Всесвіту на підставі астрономічних спостережень і загальних законів фізики.