Движение в бесконечном пространстве
РЕФЕРАТ
По дисциплине «АСТРОНОМИЯ»
Тема: « Звездное небо ».
Выполнила:
Студентка 19-СД-3 гр. Храпова П. Д.
Проверил(а):
Преподаватель АСТРОНОМИИ Долгих Р. А.
Г. Оренбург
2020
Оглавление
1. Введение. 3
2. Из истории. 4
3. Светило. 6
3.1. Законы движения. 6
3.2. Движение в бесконечном пространстве. 6
4. Система мира Птолемея. 7
4.1. Принцип движения светил. 7
5. Система мира Коперника. 8
5.1. Научная революция Николая Коперника. 8
6. Солнце и звёзды.. 9
6.1. Солнце 9
6.2. Звёзды 10
6.2.1. Двойные звезды.. 11
6.2.2. Новые звезды.. 11
6.2.3. Сверхновые звезды.. 12
7. Галактики. 12
7.1. Строение галактик. 12
7.2. Основные виды галактик. 13
8. Звёздное небо. 13
9. Заключение. 15
10. Источники 16
11. Приложения 17
Введение
Астрономия – это наука, которая занимается изучением строения Вселенной. Она изучает расположение, движение, физическую природу, происхождение и эволюцию небесных тел и систем. Фундаментальные свойства окружающей нас Вселенной также являются предметом изучения астрономии. Если более конкретно, то астрономия изучает Солнце и другие звезды, планеты и их спутники, черные дыры, галактики и туманности, квазары, астероиды и многое другое. Астрономия – это такая наука, которая призвана объяснить непонятные явления, происходящие во Вселенной и объясняющие нашу жизнь.
Астрономы не могут ставить опыты, как, к примеру, это могут делать физики. Почти вся информация, которая имеется у астрономов о небесных телах, получена с помощью электромагнитного излучения.
|
|
|
Наблюдения за Вселенной очень сложный и трудоемкий процесс, он требует внимательности, регулярности и сосредоточенности. Поэтому разговор о единице измерения, как о метрах и километрах в астрономии просто невозможен.
При изучении солнечной системы используется астрономическая единица. Это размер большой полуоси орбиты Земли: 1 а.е. = 149 миллионов километров. Более крупные единицы длины – световой год и парсек, а также их производные (килопарсек, мегапарсек) – нужны в звездной астрономии и космологии. Световой год – расстояние, которое проходит луч света в вакууме за один земной год. Он равен примерно 9,5•1015 м. Парсек исторически связан с измерением расстояний до звезд по их параллаксу и составляет 1 пк = 3,263 светового года = 206 265 а.е. = 3,086•1016 м.
Методы, которые используются в других науках, таких как математика и физика, широко применяются и в астрономии. Космос является единственным местом, где вещество способно существовать при температурах в сотни миллионов градусов и почти при абсолютном нуле, в пустоте вакуума и в нейтронных звездах. В последнее время достижения астрономии стали использоваться в геологии и биологии, географии и истории.
|
|
|
Из истории
Астрономия — одна из древнейших и старейших наук. Она возникла из практических потребностей человечества.
С тех пор как на Земле существуют люди, их всегда интересовало то, что они видели на небе. Ещё в глубокой древности они заметили взаимосвязь движения небесных светил по небосводу и периодических изменений погоды. Астрономия тогда была основательно перемешана с астрологией.
По расположению звёзд и созвездий первобытные земледельцы определяли наступления времён года. Кочевые племена ориентировались по Солнцу и звездам. Необходимость в летоисчислении привела к созданию календаря. Ещё доисторические люди знали об основных явлениях, связанных с восходом и заходом Солнца, Луны и некоторых звёзд. Периодическая повторяемость затмений Солнца и Луны была известна очень давно. Среди древнейших письменных источников встречаются описания астрономических явлений, а также примитивные расчетные схемы для предсказания времени восхода и захода ярких небесных тел, методы отсчёта времени и ведения календаря.
Доисторические культуры и древнейшие цивилизации оставили после себя многочисленные астрономические артефакты, свидетельствующие о знании ими закономерностей движения небесных тел. В качестве примеров можно привести додинастические древнеегипетские монументы и Стоунхендж. Первые цивилизации вавилонян, греков, китайцев, индийцев, майя и инков уже проводили методические наблюдения ночного небосвода.
|
|
|
Астрономия успешно развивалась в Древнем Вавилоне, Египте, Китае и Индии. В китайской летописи описывается затмение Солнца, которое состоялось в 3-м тысячелетии до н. э. Теории, которые на основе развитых арифметики и геометрии объясняли и предсказывали движение Солнца, Луны и ярких планет, были созданы в странах Средиземноморья в последние века дохристианской эры. Вместе с простыми, но эффективными приборами, они служили практическим целям вплоть до эпохи Возрождения.
Особенно большого развития достигла астрономия в Древней Греции. Пифагор впервые пришел к выводу, что Земля имеет шарообразную форму, а Аристарх Самосский высказал предположение, что Земля вращается вокруг Солнца. Гиппарх во II в. до н. э. составил один из первых звездных каталогов. В произведении Птолемея «Альмагест», написанном во II в. н. э., изложена геоцентрическая система мира, которая была общепринятой на протяжении почти полутора тысяч лет. В средневековье астрономия достигла значительного развития в странах Востока. В XV в. Улугбек построил вблизи Самарканда обсерваторию с точными в то время инструментами. Здесь был составлен первый после Гиппарха каталог звёзд.
|
|
|
С XVI в. начинается развитие астрономии в Европе. Новые требования выдвигались в связи с развитием торговли и мореплавания и зарождением промышленности, способствовали освобождению науки от влияния религии и привели к ряду крупных открытий.
Из всех естественных наук астрономия более других подвергалась нападкам папской курии. Лишь в 1822 году инквизиция формально объявила — в противоречии с прежними воззрениями католической церкви — что в Риме дозволено печатание книг, в которых изложены суждения о движении Земли и неподвижности Солнца. После этого при издании Индекса запрещённых книг 1835 года, из него были исключены имена Коперника, Кеплера и Галилея.
Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время. Но только изобретение телескопа позволило астрономии развиться в современную самостоятельную науку.
Исторически астрономия включала в себя астрометрию, навигацию по звёздам, наблюдательную астрономию, создание календарей и даже астрологию. В наши дни профессиональная астрономия часто рассматривается как синоним астрофизики.
Рождение современной астрономии связывают с отказом от геоцентрической системы мира Птолемея (II век) и заменой её гелиоцентрической системой Николая Коперника (середина XVI века), с началом исследований небесных тел с помощью телескопа (Галилей, начало XVII века) и открытием закона всемирного притяжения (Исаак Ньютон, конец XVII века). XVIII—XIX века были для астрономии периодом накопления сведений и знаний о Солнечной системе, нашей Галактике и физической природе звёзд, Солнца, планет и других космических тел.
Научно-техническая революция XX века имела чрезвычайно большое влияние на развитие астрономии и особенно астрофизики.
Появление крупных оптических телескопов, создание радиотелескопов с высоким разрешением и осуществление систематических наблюдений привели к открытию, что Солнце входит в состав огромной дискообразной системы, состоящей из многих миллиардов звёзд — галактики. В начале XX века астрономы обнаружили, что эта система является одной из миллионов подобных ей галактик.
Открытие других галактик стало толчком для развития внегалактической астрономии. Исследование спектров галактик позволило Эдвину Хабблу в 1929 году выявить явление «разбегания галактик», которое впоследствии получило объяснения на основе общего расширения Вселенной.
Применение ракет и искусственных спутников Земли для внеатмосферных астрономических наблюдений привели к открытию новых видов космических тел: радиогалактик, квазаров, пульсаров, источников рентгеновского излучения и т. д. Были разработаны основы теории эволюции звёзд и космогонии Солнечной системы. Достижением астрофизики XX века стала релятивистская космология — теория эволюции Вселенной.
2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности астрономией и её понимания. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы всё ещё могут играть активную роль: любительская астрономия привнесла свой вклад в ряд важных астрономических открытий.
Светило
Солнце является главной движущей силой движения Солнечной системы в Галактике. Оно движется по эллиптической, почти идеально круглой окружности, и тянет за собой планеты и астероиды, которые входят в состав системы. Солнце вращается не только вокруг центра галактики Млечный Путь, но и вокруг собственной оси. Его ось смещена в сторону на 67,5 градусов. Так как оно (при таком наклоне) практически лежит на боку, со стороны кажется, что планеты, входящие в состав Солнечной системы, вращаются в вертикальной, а не в наклонной плоскости. Солнце вращается против часовой стрелки вокруг центра Галактики. (Приложение №1)
Также оно двигается в вертикальном направлении, периодически (раз в 30 миллионов лет) то опускаясь, то поднимаясь относительно центральной точки. Возможно, такая траектория движения Солнечной системы в Галактике обусловлена тем, что ядро галактики Млечный Путь вращается вокруг собственной оси как волчок - периодически наклоняясь то в одну, то в другую сторону. Солнце только повторяет эти движения, так как по законам физики оно должно двигаться строго по линии экватора центрального тела Галактики, в которой, по предположению ученых, находится гигантская черная дыра. Но вполне возможно, что такая траектория - следствие влияния других крупных объектов. Скорость движения Солнечной системы в Галактике равна скорости Солнца – около 250 км/с. Полный оборот вокруг центра она делает за 13,5 млн лет. За всю историю существования галактики Млечный Путь Солнце сделало три полных оборота.
Законы движения
При определении скорости движения Солнечной системы вокруг центра Галактики и планет, входящих в состав этой системы, следует учитывать тот факт, что внутри Солнечной системы действуют законы Ньютона, в частности закон притяжения или гравитации. Но при определении траектории и скорости движения планет вокруг центра Галактики действует еще и закон относительности Эйнштейна. Поэтому скорость Солнечной системы равна скорости обращения Солнца, так как около 98 % от всей массы системы находится в нем. Его движение в Галактике подчиняется второму закону Кеплера. Точно так же этому закону подчиняются планеты Солнечной системы. Согласно ему, все они двигаются в одной плоскости вокруг центра Солнца. (Приложение №2)
Движение в бесконечном пространстве
Наша Галактика также движется в пространстве. Ученые выяснили, что она движется в направлении туманности Андромеды и через несколько миллиардов лет столкнется с ней. Вместе с тем движение Солнечной системы в Галактике происходит в том же направлении, так как она является частью Млечного Пути, со скоростью 552 км/с. Причем ее скорость движения к туманности Андромеды значительно выше, чем скорость обращения вокруг центра Галактики.
Система мира Птолемея
Клавдий Птолемей – знаменитый александрийский астроном, математик и географ II века нашей эры, один из крупнейших ученых древности. В течении целого тысячелетия в области астрономии с Птолемеем никто не мог сравниться. Не сохранилось каких-либо упоминаний о его жизни и деятельности у историков этого периода. Также остались неизвестны даже примерные даты рождения и смерти Птолемея, также, как и какие-либо факты его биографии. (Приложение №3)
Ключевые положения, на которых строится система Птолемея:
· Небосвод представляет собой вращающуюся сферу;
· Земля является шаром, помещённым в центре мира;
· Земля может считаться точкой по сравнению с расстоянием до сферы неподвижных звёзд;
· Земля неподвижна.
Птолемей в своей работе отразил основные принципы движения светил, а также методы и расчеты, которыми пользовался для анализа процессов, происходящих в космосе (в границах, известных на то время).
Принцип движения светил
Каждая планета, согласно Птолемею, равномерно движется по кругу (эпициклу), центр которого движется по другому кругу (деференту). Это позволяет объяснить видимую неравномерность движения планет и в некоторой степени изменение их яркости. (Приложение №4)
Сама планета в системе Птолемея равномерно движется по эпициклу. С целью описать вновь открываемые неравномерности в движениях планет и Луны были введены новые дополнительные эпициклы — вторые, третьи и т.д. Планета располагалась на последнем. Теория Птолемея позволяла предвычислять сложные петлеобразные движения планет (их ускорения и замедления, стояния и попятные движения). На основе сформированных Птолемеем астрономических таблиц расположение планет можно было рассчитать с весьма высокой по тем временам точностью (имелась погрешность менее 10′).
Кроме того, в рамках геоцентризма было необъяснимо, почему базовый период обращения по первому эпициклу для верхних планет был в точности равен году и почему Меркурий и Венера никогда не отходят далеко от Солнца, вращаясь вокруг Земли синхронно с ним.
Движение планеты по деференту у Птолемея представлялось равномерным не по отношению к центру деферента, а по отношению к особой точке, симметричной с центром Земли относительно центра деферента.
Таким образом, из основных свойств планетных движений, концепция которых была определена Птолемеем, можно выделить несколько очень важных закономерностей:
1. Условия для передвижения верхних и нижних от Солнца планет значительно различаются;
2. Характерную роль для движения как тех, так и других планет представляет Солнце.
Система мира Коперника
Гелиоцентрическая система мира — идея о том, что Солнце является центром мироздания и точкой, вокруг которой вращаются все планеты, в том числе и Земля. Данная система предполагает, что наша планета выполняет два вида движения: поступательное вокруг Солнца и вращательное вокруг своей оси. Положение самого же Солнца относительно других звезд считается неизменным.
Считается, что впервые гелиоцентрическая система мира была изложена в III веке до н. э. Аристархом Самосским. Однако его идеи не приобрели широкого распространения в античности, где господствовала геоцентрическая теория.
В средние века гелиоцентризм почти не упоминался в научных трудах, кроме некоторых его идей, например, вращение Земли вокруг своей оси.
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 251; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!