Тема № 1: «Предмет астрономії. Її розвиток і значення в житті суспільства. Стислий огляд об’єктів дослідження в астрономії»

1)    Звідки походить назва «астрономія»?

Термін «астрономія» походить від злиття двох грецьких слів «astron» — зоря, «nomos» — знання.

2)    Що вивчає астрономія?

Астрономія — це наука, яка вивчає закони зір . Зараз відомо, що у Все­світі крім зір існує ще багато інших космічних тіл та си­стем — планет, астероїдів, комет, галактик, ту­манностей та ін. Тому в наш час астрономи вивчають усі матеріальні об’єкти, які знаходяться у космічному просто­рі, та їх взаємодію між собою. Слово «космос» в перекладі з грецької означає те ж саме, що і Всесвіт.

Сучасна астрономія стала фундаментальною нау­кою, де використовуються різноманітні методи дослі­дження Всесвіту. Астрономи не тільки збирають інформацію про далекі світи, вивчаючи випромінювання, яке відходить з космосу до поверхні Землі, але й проводять експерименти на інших планетах.

3)    Практичне й загальнокультурне значення астрономії.

3 давніх-давен небо вража­ло уяву людей своєю загадковістю, але багато століть во­но залишалося для них недосяжним, а тому священним. Фантазія людей населила небо могутніми істотами — бо­гами, які керують світом і навіть вирішують долю кож­ної людини. Вночі примарне сяйво зір зачаровувало лю­дей, тому вигадка прадавніх астрономів об’єднала окремі зорі у фігури людей і тварин — так з’явились назви су­зір’їв. Потім були помічені світила, що рухаються серед зір, — їх назвали планетами (з грец. — блукаюча зоря).

Перші спроби пояснити таємничі небесні явища були зроблені в стародавньому Єгипті ще 4000 років тому. Єгипетські жерці склали перші карти зоряного неба, дали назви планетам.

Великий давньогрецький філософ і математик Піфагор у VI ст. до н. е. висунув ідею, що Земля має форму кулі й «висить» у просторі, ні на що не спираючись. Астроном Гіппарх у II ст. до н. е. визначив відстань від Землі до Місяця.

Давньогрецький філософ Клавдій Птоломей  у II ст. н. е. створив геоцентричну систему світу, в якій Земля знаходиться у центрі. Землю у просторі оточують 8 сфер, на яких розташовані Місяць, Сонце та 5 відо­мих у ті часи планет: Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн. На 8-й сфері знаходяться зорі, які з’єднані між собою та обертаються навколо Землі як єдине ціле.

У XVI ст. польський священик Микола Копернік запропонував геліоцентричну систему світу, в якій у центрі знаходиться Сонце, а Земля і всі планети обертаються навколо нього по колових орбітах.

Революційність геліоцентричної системи світу поля­гала в тому, що Микола Копернік відкрив нову плане­ту — Землю. Зруйнувавши межу між небом та Землею, він висунув гіпотезу, що у Всесвіті діють одні й ті ж закони, справедливі як на Землі, так і у космосі.

У 1609 р. італійський астроном Галілео Галілей використав телескоп для спостереження за небесними світилами.

ХVIII ст. в історії астрономії пов’язане з іменем анг­лійського ученого Ісаака Ньютона, який від­крив закон всесвітнього тяжіння. Заслуга Ісаака Нью­тона полягає у тому, що він довів космічний характер сили тяжіння, або гравітації, — та сама сила, яка діє на яблуко при його падінні на Землю, притягує також Місяць, що обертається навколо Землі. Сила тяжіння керує рухом зір і галактик, а також впливає на еволюцію цілого Всесвіту.

У XIX ст. почався новий етап у вивченні космосу, коли німецький фізик Йозеф Фраунгофер у 1814 р. відкрив лінії поглинання у спектрі Сонця — фраунгоферові лінії, потім лінії поглинання були виявлені у спек­трах інших зір. За допомогою спектрів астрономи визна­чають хімічний склад, температуру і навіть швидкість руху космічних тіл.

У ХХ ст. відкриття фізиком-теоретиком Альбертом Ейнштейном теорії відносності допомогло астрономам збагнути дивне червоне зміщення ліній поглинання у спек­трах галактик, що було відкрите американським астроно­мом Едвіном Габблом у 1929 р. Пізніше вчені довели, що галактики розлітаються, і, таким чином, було створено тео­рію еволюції Всесвіту від його зародження до сучасності.

4 жовтня 1957 р. почалась ера космонавтики. У цей день у Радянському Союзі було запущено у космос пер­ший у світі штучний супутник Землі, у ство­ренні якого брали участь українські вчені, інженери та ро­бітники. Сьогодні у космосі літають тисячі автоматичних станцій, які досліджують не тільки навколоземний про­стір, але й літають до інших планет Сонячної системи.

4)    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.

 

5)    Будова Всесвіту й місце нашої планети Земля в ньому.

Ми живемо на Землі — одній із дев’яти планет, що входять у склад Сонячної системи. Ці планети рухаються по своїх орбітах навколо Сонця. Більшість планет (крім Венери та Меркурія) мають су­путники, які обертаються навколо своєї планети, супро­воджуючи її на орбіті. У Сонячну систему, крім Сонця і планет з супутниками, входять також тисячі астероїдів, або малих планет, та мільйон кометних ядер, які скла­даються з водяного льоду та льоду інших газів (аміаку, метану) із домішками каміння і пилу.

Відносно Сонця планети знаходяться у такій послі­довності: найближча — Меркурій, за ним — Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і Плутон.

Ймовірно, що за Плутоном навколо Сонця оберта­ються ще тисячі холодних і темних планет, які майже не освітлюються промінням Сонця.

За межами Сонячної системи, на відстані більше ніж 100 000 астрономічних одиниць, починається зона тяжіння інших зір. Неозброєним оком на небі можна побачити близько 6000 зір, які утворюють 88 сузір’їв. Насправді зір набагато більше, але від далеких світил надходить так мало світла, що їх можна спостерігати тільки в телескоп. Великі скупчення зір, що утримуються силою тяжіння, називають галактиками. У Всесвіті знаходяться міль­ярди галактик, серед яких розміщується й наша Галакти­ка — Молочний, або Чумацький Шлях, яка утворює на нічному небі сріблясту смугу. Наша Галактика налічує 4∙10¹¹ зір, і її діаметр такий величезний, що про­мінь світла зі швидкістю 300 000 км/с «мандрує» з одно­го її кінця до іншого протягом 200 000 років. Всі зорі обертаються навколо центра Галактики, подібно до того, як планети рухаються навколо Сонця.

З інших галактик, які можна побачити неозброєним оком, виділяється Туманність Андромеди. Ця зоряна система за розмірами та формою нагадує нашу Галактику, і світло від неї долітає до Землі за 2 млн років, тобто відстань до неї — 2 млн св. років.

Найбільш віддалені космічні об’єкти, які ще можна побачити у телескопи, — квазари. Вони зна­ходяться від нас на відстані 10 млрд св. років.

Якщо у майбутньому людство, мандруючи у Всесві­ті, зустріне десь у далеких світах розумних іноплане­тян, які захочуть обмінюватися з нами інформацією, то нашу космічну адресу можна записати так: Україна, Європа, планета Земля, Сонячна система, Галактика, Всесвіт.

6)    Вимірювання відстаней у космосі та одиниці виміру, що при цьому застосовуються.

Відстані у космічному просторі такі великі, що ви­мірювати їх у мільйонах кілометрів незручно. Тому астрономи вибрали одиницями вимірювання світловий рік та астрономічну одиницю.

Відстані між планетами Сонячної системи становлять со­тні мільйонів та мільярди кілометрів. Відстані між зорями в Галактиці, а тим більше відстані до позагалактичних об’єк­тів, та їхні розміри ще значно більші. У цих умовах викорис­тання прийнятих у земній практиці одиниць довжини не є до­цільним. Тому в астрономії широко вживаними є спеціальні одиниці довжини. У межах Сонячної системи це астрономічна одиниця (а. о.) — величина великої півосі земної орбіти. Одна а. о. дорівнює 149,6 млн км. Використання астрономічної оди­ниці для вимірювання відстаней, а року для вимірювання ча­су дуже спрощує застосування третього закону Кеплера під час розгляду руху планет та інших тіл Сонячної системи й розв’я­зування відповідних задач.

Поза межами Сонячної системи за­стосовується одиниця довжини, що дістала назву «парсек». Це слово утворилося від виразу «паралакс-секунда». Один парсек (1 пк) — це відстань, на якій річний паралакс дорівнює одній кутовій секунді. Тобто це відстань, із якої велику піввісь земної орбіти видно під кутом в одну секунду дуги. Оскільки в одному радіані міститься         секунд дуги, то:

1 пк =км.

У популярній літературі використовується також одиниця «світловий рік» — відстань, яку проходить світло за один рік. Відповідні обчислення показують, що 1 пк = 3,26 св. р. Заува­жимо також, що раніше для парсека використовувалося позна­чення пс, але в системі СІ — це позначення пікосекунди, тому зараз парсек позначається як пк.

7)    Наука астрономія і поза науковий міф «астрологія».

Перші спроби первісних людей усвідомити явища навко­лишньої природи, часом загрозливі для них, привели до олюд­нення, а потім і обожнення цих явищ. Але свідомість первісної людини вимагала наочного уособлення духів, богів та інших мі­фічних істот, що нібито керують навколишнім світом і самою людиною. І тут у нагоді стали насамперед астрономічні об’єк­ти — Сонце, Місяць, яскраві зорі та планети. Потім виникло ба­жання за положенням і рухом небесних світил з’ясувати їхню «волю», тим чи іншим шляхом спонукати їх на добре ставлення до себе, свого племені (пізніше — до своєї держави) і на зле — до своїх ворогів. Так виникли астрологічні вірування. Але це водночас спонукало до нових спостережень за рухом небесних світил, до накопичення емпіричних закономірностей цього ру­ху, що вело до створення первинної спостережної бази наукової астрономії.

Астрологія в її сучасній формі зводиться до визначення зна­ка зодіаку, до якого належить людина (що, до речі, може не збі­гатися з фактичним знаходженням Сонця у відповідному зодіа­кальному сузір’ї).

Астрологія вважає, що здатна за розміщенням Сонця, Мі­сяця та планет відносно знаків зодіаку визначати характер лю­дини, наслідки тих чи інших дій людини в будь-який час і дава­ти рекомендації щодо цих дій. Але ніяких об’єктивних підстав для цього немає. Деякий вплив на стан здоров’я людини може мати відносне положення Сонця і Місяця через величину при­пливної дії на верхні шари земної атмосфери та її вплив на погодні процеси. Але до того, на що претендує астрологія, це жод­ного стосунку не має. Існує цікавий засіб продемонструвати учням безпідстав­ність астрологічних прогнозів, зокрема висновків про харак­тер людини. Учитель коротко розповідає учням про принци­пи складання гороскопів. Потім учні складають свої гороскопи й результати порівнюють з дійсністю. Оскільки насправді при цьому йдеться про порівняння двох незалежних рядів подій, то приблизно в половині випадків спостерігатиметься деякий збіг, але в другій половині випадків його не буде. З цією обставиною пов’язане те, що, маніпулюючи, свідомо чи ні, такими даними, можна «довести» справедливість астрологічних прогнозів за допомогою методів математичної статистики, тобто створити ви­димість «наукового» обґрунтування астрології.

Захоплення вірою в астрологію — це явище суто соціаль­но-психологічне. Людина вірить у те, у що вона хоче вірити, у те, що дає їй психологічний комфорт. Тому вона запам’ятовує випадкові збіги астрологічних прогнозів із реальністю, відсут­ність же таких збігів її свідомістю відкидається.

Але історичний досвід свідчить, що окрема людина, кожна держава, людство в цілому тоді досягають справжнього успі­ху, коли спираються на силу знань, силу свого інтелекту в по­єднанні з моральними принципами добра та соціальної спра­ведливості, що їх виробило людство. Чи не найбільш яскраво підтверджують силу людського розуму успіхи наукової астро­номії в пізнанні Всесвіту та справжнього місця людини в ньо­му. Відомий французький математик А. Пуанкаре (який зробив значний внесок і в розвиток фізики, астрономії та філософії) у своїй книжці «Цінність науки» писав: «Уряди та парламенти повинні вважати астрономію однією з найдорожчих наук, най­менший інструмент коштує сотні тисяч франків, невелика об­серваторія — мільйони, кожне затемнення веде до додаткових кредитів. І все це заради світил, які так далеко від нас, які ціл­ком чужі нашим виборчим чварам…

Можна було б, звичайно, розповісти їм про морську спра­ву, значення якої визнається всіма й для якої потрібна астро­номія. Але це означало б звертати увагу на менш важливий бік справи.

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 в змозі осягнути сяючі безодні, де тіло її є, лише темною точкою, у змозі насоло­джуватися їх мовчазною гармонією. Так приходимо ми до усві­домлення своєї могутності. Тут ніяка ціна не може бути занад­то дорогою, тому що це усвідомлення робить нас сильнішими».

І далі він зазначає (маючи на увазі Й. Кеплера й відкриті ним закони планетних рухів), що саме «астрономія відкрила нам існування законів природи».

Краще, мабуть, про велике світоглядне значення астро­номії, про її чільне місце в духовному житті людства й не скажеш.

Переглянути презентацію Заняття № 1.