Структура и масштабы Вселенной.

Задание на 02.06.2020

Дата	Дисциплина	Учебная группа	Пара	Тема занятия	Задания	Домашнее задание
02.06.2020	Астрономия	1ТМ	3	Лекция Предмет астрономии. История развития астрономии.	1. Изучить теоретический материал лекции (конспект лекции см. ниже). 2. Обобщив и систематизировав изученный материал, законспектировать учебный материал по плану. Учебный материал по дисциплине «Астрономия» можно писать в тетрадях по физике, сделав соответствующий заголовок «Астрономия». 3. Фото выполненного задания отправить на электронный адрес irina.barkova81@gmail.com в срок до 04.06.2020 (включительно).	Выучить конспект. Самостоятельная работа: ознакомиться с астрономическими новостями на сайте http://www.astronet.ru/.

Образец оформления задания в тетрадях.

АСТРОНОМИЯ

02.06.2020

Предмет астрономии. История развития астрономии.

План

1. Предмет астрономии. История развития астрономии.

2. Структура и масштабы Вселенной.

3. Разделы астрономии.

Введение в астрономию

Лекция №1. Предмет астрономии. История развития астрономии.

Цель: получение представлений об астрономии как науке, рассмотрение связи с другими науками; ознакомление с историей развития астрономии.

Задачи:

– узнать, что такое астрономия и что она изучает;

– познакомиться с главными особенностями астрономии, узнать, как возникла эта наука, и охарактеризовать её главные периоды развития;

– получить представление о структуре и масштабах Вселенной;

– познакомиться с основными разделами астрономии.

План

1. Предмет астрономии. История развития астрономии.

2. Структура и масштабы Вселенной.

3. Разделы астрономии.

Литература:

1. Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений / Б.А. Воронцов-Вельяминов, Е.К. Страут. – 4-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2003. – 224 с.

2. Порфирьев В.В. Астрономия : Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений В.В. Порфирьев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : 2003. – 174 с.

Вопрос для самоконтроля:

1. Что изучает астрономия?

2. С какой наукой тесно связана астрономия?

3. Назовите три фактора, стимулировавших зарождение и развитие астрономии.

4. Какие практические вопросы она помогала решать?

5. Какой из стимулов развития астрономии для Вас самый убедительный? Почему?

6. Кто из древнегреческих ученых разработал первую, достаточно стройную картину мироздания? (Аристотель.)

7. Охарактеризуйте геоцентрическую модель мира.

8. Охарактеризуйте гелиоцентрическую модель мира.

9. Назовите имена выдающихся астрономов и их вклад в развитие астрономии.

10. Какой ученый в России пропагандировал идеи гелиоцентризма?

11. Как переводится с греческого языка слово «планета»?

12. Охарактеризуйте известные вам разделы астрономии.

13. Что такое астрология?

14. Почему, по Вашему мнению, астрология не является наукой?

15. Как именно астрономия влияет на формирование мировоззрения человека?

Предмет астрономии. История развития астрономии.

Астрономия (от греч. «astron» – «звезда», «nomos» – «закон») – наука о небесных телах и их системах, о законах их движения, строения и развития, а также о строении и развитии Вселенной в целом.

Сейчас известно, что во Вселенной кроме звезд существует еще много других космических тел и их систем – планет, астероидов, комет, галактик, туманностей. Поэтому астрономы изучают все объекты, которые расположены за пределами Земли, и их взаимодействие между собой. Слово «космос» в переводе с греческого означает порядок, в отличие от хаоса, где царит беспорядок. То есть еще в Древней Греции ученые понимали, что во Вселенной действуют законы, поэтому на небе существует определенный порядок. В наше время под словом космос мы представляем себе Вселенную.

Астрономия изучает всю совокупность небесных светил: планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, Солнце, звезды, звездные скопления, туманности, галактики, а также вещества и поля, которые заполняют пространство между светилами.

Астрономия – одна из древнейших наук. Первые астрономические записи, найденные в древнеегипетских гробницах, датируются ХХ-ХVII вв. до н.э. Так, известно, что уже за 3000 лет до н.э. египетские жрецы по первому утреннему появлению ярчайшей звезды земного звездного неба Сириус определяли время наступления разлива реки Нил. В древнем Китае за 2000 лет до н.э. видимые движения Солнца и Луны были так хорошо изучены, что китайские астрономы предсказывали наступление солнечных и лунных затмений.

Было, по крайней мере, три причины, которые обусловили и стимулировали зарождение и развитие астрономии.

Первый и, безусловно, самый древний стимул – это практические потребности людей. Для первобытных кочевых племен, которые занимались охотой, очень важным обстоятельством было чередование темных безлунных и светлых лунных ночей, что требовало наблюдений за изменением фаз Луны.

С ритмической сменой времен года был связан летний цикл жизни земледельцев. Для народов Междуречья, Египта, Китая очень важным было предсказание разливов крупных рек, в долинах которых они жили. А это требовало как наблюдений за высотой Солнца над горизонтом в течение года, так и сопоставления событий на Земле с видом звездного неба. Опираясь на эти наблюдения, люди уже издавна разработали определенные системы отсчета времени – календари. Наблюдая за восходом Солнца утром и его заходом вечером, они смогли выделить для ориентации в пространстве одно из главных направлений – направление восток-запад. Слово «ориентироваться» происходит от латинского «ориенс», что означает «восток», а также «восход Солнца». Для ориентации ночью люди запоминали расположение на небе ярких звезд и их отдельных характерных групп, выясняли условия видимости светил на небе в течение года.

Вторым стимулом для тщательных наблюдений звездного неба, а в целом – для накопления астрономических знаний и развития астрономии, были астрологические предсказания.

Уже в III тыс. до н.э. древние вавилоняне внимательно следили за движением так называемых «блуждающих светил», которые, в отличие от неподвижных звезд, не сохраняли постоянное положение на небе, а двигались, перемещаясь из созвездия в созвездие. От древних греков до нас дошло их общее название – планеты, от римлян – собственные названия: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. К числу планет в те времена относили еще и Солнце и Луну, потому что они также «блуждали» по небу.

Не зная истинных причин движения планет на небе, древние наблюдатели составили представление, согласно которому Солнце, Луна и упомянутые пять светил является «предвестниками воли богов». Например, на клинописных табличках, датируемых 2300 до н.э., написано: «Если Венера появляется на востоке в месяце Айяр и Большие и Малые Близнецы окружают ее, и все четыре, как и она, темные, царь Элама будет поражен болезнью и не останется в живых».

Более 4000 лет назад зародилась астрология – необоснованные с позиций современной науки попытки по положению планет на небе предвидеть ход событий на земле, погоду, урожай, мир или войну для государства, судьбу правителя, а впоследствии – и каждого человека

Третьим, наверное, самым главным стимулом для развития астрономии было неудержимое желание человеческой мысли проникнуть в суть вещей, понять настоящее положение Земли и человека во Вселенной, познать законы, по которым движутся светила и которые определяют их рождение, строение и дальнейшее развитие. То есть астрономия удовлетворяла потребность человека в объяснении происхождения и развития окружающего мира.

Играя огромную мировоззренческую роль, астрономия всегда занимала видное место в духовной жизни человечества.

Вот что писал по этому поводу А. Пуанкаре: «Астрономия полезна, потому что она возвышает нас над нами самими; она полезна, потому что она величественна; она полезна, потому что она прекрасна. Она показывает нам, какой ничтожный человек телом и как величественен он духом, ибо ум его в состоянии постичь сияющие бездны, где его тело – лишь темная точка, в состоянии наслаждаться их безмолвной гармонией. Так приходим мы к осознанию своего могущества, и это осознание ... делает нас сильнее».

Астрономия зарождалась в разных уголках планеты: в Междуречье, Китае, Египте – везде, где, осознав себя, человек организовывал свою жизнь в определенной общности. Конечно, в те времена ответы на вопросы о строении и происхождении окружающего мира и о месте Земли в нем люди давали на основании своих непосредственных впечатлений и ощущений. Поэтому не случайно сложилось представление о том, что Земля неподвижна и находится в центре мира. Как очевидный факт принималось, что Солнце, Луна и весь небосвод вращаются вокруг нее.

Долгое время у людей не было оснований сомневаться даже в том, что Земля плоская. Земля издавна считалась центром мироздания. Землю удерживала какие-то мифические животные – черепахи, слоны, киты. Первый древнегреческий философ Фалес Милетский считал, что земля плавает в мировом океане.

Результаты длительных наблюдений, в частности видимых движений Луны, Солнца, планет, передавались из поколения в поколение. Со временем они помогли смоделировать движения этих светил и благодаря этому вычислять их положение среди звезд на много лет вперед. Совершенно это удалось сделать греческому ученому Клавдию Птолемею около 150 г. н.э. Его геоцентрическая модель мира была так тщательно проработана, что ее использовали почти 1500 лет.

Первая научная геоцентрическая система мира начала формироваться в трудах Аристотеля и других ученых древней Греции. Свое завершение она получила в работах древнегреческого астронома Птолемея. Согласно этой системе в центре мира расположена Земля (от греч. Гея – Земля), откуда и название геоцентрическая. Вселенная ограничена хрустальной сферой, на которой расположены звезды. Между Землей и сферой движутся планеты, Солнце и Луна (рис. 1). Древние считали, что равномерное круговое движение – это идеальное движение, и что небесные тела именно так и движутся.

Но наблюдения показывали, что Солнце и Луна движутся неравномерно и для устранения этого очевидного противоречия, пришлось предположить, что они движутся по окружностям, центры которых не совпадают ни с центром Земли, ни между собой. Еще более сложное петлеобразное движение планет пришлось представить как сумму двух круговых равномерных движений. Петлеобразное движение планет еще долгое время оставалось загадкой и нашло свое объяснение только в учении великого польского астронома Николая Коперника

Рисунок 1 – Система мира Птолемея (геоцентрическая)

Уже в древности многие астрономы пытались построить гелиоцентрическую систему, поместив в центр мира Солнце. Но их попытки были отвергнуты. Гелиоцентрическая система мира впервые была изложена в книге гениального польского астронома Николая Коперника «Об обращении небесных сфер», вышедшей в свет в 1543 г.

В ходе научной революции XVII в. оказалось, что геоцентризм несовместим с астрономическими фактами и противоречит физике; постепенно сложилась гелиоцентрическая система мира, пионером в создании которой был Коперник. Он «сдвинул Землю, остановив Солнце».

Гелиоцентрическая система мира (от греч. Гелиос – Солнце) – теория устройства системы мира, согласно которой в центре мира находится Солнце, планеты, в том числе и Земля, обращаются вокруг Солнца по круговым орбитам, а Луна обращается вокруг Земли и одновременно с ней вокруг Солнца (рис.2).

Гелиоцентрическая система позволила освободиться (хотя и не полностью) от ряда произвольных и противоречивых допущений, которых требовала система Птолемея, и объяснить наблюдаемые факты с единой точки зрения. Фактически Коперник сформулировал новый принцип научного исследования, определивший на многие годы путь развития науки.

Согласно этому принципу то, что мы видим, необязательно совпадает с тем, что происходит на самом деле. Новое учение впервые отвергло лежащее в основе любой религии представление о принципиальном отличии «земного» – низкого и порочного от «небесного» – чистого и возвышенного. Земля была сведена в ряд обычных планет, а человек потерял свой статус «центра мироздания». Произошёл разрыв науки с теологией, открылся путь для материалистического познания природы.

Рисунок 2 – Система мира Коперника (гелиоцентрическая)

Важнейший шаг в направлении развития материалистического мировоззрения был сделан Джордано Бруно, сформулировавшим идею о бесконечности Вселенной, о тождественной природе Солнца и звёзд, о множественности обитаемых миров.

Окончательная победа коперниканства связана с именами И. Кеплера и Г. Галилея. Выдающийся немецкий астроном и математик Иоганн Кеплер получил в наследство от датского астронома Тихо де Браге результаты многолетних наблюдений за движением планеты Марс. Обработав их, Кеплер сформулировал новые законы движения планет. Важнейшим выводом учёного было то, что планеты движутся по эллипсам и неравномерно. Это положение позволило окончательно отказаться от произвольных допущений, сохранившихся в теории Коперника от птолемеевой системы мира.

7 января 1610 г. знаменитый итальянский учёный Галилео Галилей впервые направил на небо свой телескоп. Уже в первые ночи наблюдений Галилей обнаружил, что существует огромное количество слабых, недоступных для невооружённого глаза звёзд. Выяснилось, что Млечный Путь состоит из слабых звёзд, угловые расстояния между которыми настолько малы, что их изображения на сетчатке глаза сливаются и образуют сплошную туманную полосу. Галилей установил, что в отличие от звёзд планеты обладают видимыми в телескоп дисками, что Венера светит отражённым светом Солнца и, подобно Луне, меняет свой вид, представляясь то полным диском, то серпом. Галилей увидел горы на Луне и определил их высоту, а у Юпитера обнаружил четыре спутника (до сих пор называемые галилеевыми), которые обращаются вокруг него, подобно Луне, обращающейся вокруг Земли. Открытия Галилея непосредственно подтвердили теорию Коперника.

Нужно сказать, что открытия Галилея были признаны не сразу. Часть учёных отнеслись к ним весьма скептически. Некоторые даже отказывались смотреть в телескоп, поскольку считали все увиденное Галилеем просто оптическими иллюзиями.

Но так продолжалось недолго. Господствующая католическая церковь резко осудила Галилея и заставила уже далеко не молодого учёного отречься от своих взглядов. Только недавно церковь признала осуждение Галилея трагической ошибкой.

Появление небесной механики обязано гению И. Ньютона, открывшего закон всемирного тяготения. С этого момента стало возможным точно рассчитывать движение небесных тел. Исаак Ньютон, обобщив законы Кеплера о движении планет, открыл закон всемирного тяготения и заложил основы небесной механики.

Уильям Гершель (1738-1822) – создал модель нашей Галактики – гигантской, но конечных размеров системызвезд.

Йозеф Фраунгофер (1787-1826) – впервые использовал спектральный анализ в астрономии.

Эдвин Хаббл (1889-1953) – доказал, что за пределами нашей Галактики есть бесчисленное число других таких же звездных систем и этот мир галактик расширяется.

Альберт Эйнштейн (1879-1955) – создал теорию относительности, которая стала фундаментом космологии.

Структура и масштабы Вселенной.

Вы уже знаете, что наша Земля со своим спутником Луной, другие планеты и их спутники, кометы и малые планеты обращаются вокруг Солнца, что все эти тела составляют Солнечную систему.В свою очередь, Солнце и все другие звезды, видимые на небе, входят в огромную звездную систему – нашу Галактику. Самая близкая к Солнечной системе звезда находится так далеко, что свет, который распространяется со скоростью 300 000 км/с, идет от нее до Земли более четырех лет. Звезды являются наиболее распространенным типом небесных тел, в одной только нашей Галактике их насчитывается несколько сотен миллиардов. Объем, занимаемый этой звездной системой, так велик, что свет может пересечь его только за 100 тыс. лет.

Во Вселенной существует множество других галактик, подобных нашей. Именно расположение и движение галактик определяет строение и структуру Вселенной в целом. Галактики так далеки друг от друга, что невооруженным глазом можно видеть лишь три ближайшие: две – в Южном полушарии, а с территории России всего одну – туманность Андромеды. От наиболее отдаленных галактик свет доходит до Земли за 10 млрд. лет. Значительная часть вещества звезд и галактик находится в таких условиях, создать которые в земных лабораториях невозможно. Все космическое пространство заполнено электромагнитным излучением, гравитационными и магнитными полями, между звездами в галактиках и между галактиками находится очень разряженное вещество в виде газа, пыли, отдельных молекул, атомов и ионов, атомных ядер и элементарных частиц.

Как известно, расстояние до ближайшего к Земле небесного тела ‒ Луны составляет примерно 400 000 км. Наиболее удаленные объекты располагаются от нас расстоянии, которое превышает расстояние до Луны более чем в 10 раз.

Попробуем представить размеры небесных тел и расстояния между ними во Вселенной, воспользовавшись хорошо известной моделью – школьным глобусом Земли, который в 50 млн. раз меньше нашей планеты. В этом случае мы должны изобразить Луну шариком диаметром примерно 7 см, находящимся от глобуса на расстоянии около 7,5 м. Модель Солнца будет иметь диаметр 28 м и находиться на расстоянии 3 км, а модель Плутона – самой далекой планеты Солнечной системы – будет удалена от нас на 120 км. Ближайшая к нам звезда при таком масштабе модели будет располагаться на расстоянии примерно 800 000 км, т.е. в 2 раза дальше, чем Луна. Размеры нашей Галактики сократятся примерно до размеров Солнечной системы, но самые далекие звезды все же будут находиться за ее пределами.

Разделы астрономии.

Современная астрономия настолько развитой наукой, делится на более десяти отдельных дисциплин, в каждой из которых используются только ей присущие методы исследований, типы инструментов, понятийный аппарат.

Астрометрия разрабатывает методы измерения положений небесных светил и угловых расстояний между ними, она же решает проблему измерения времени.

Небесная механика выясняет динамику движения небесных тел: планет, природных и искусственных спутников, комет, метеорных тел, астероидов, двойных и кратных звезд под действием сил гравитации.

Астрофизика изучает физическую природу небесных тел, физические процессы, происходящие в них, строение и эволюцию как отдельных небесных тел, так и их систем.

Практическая астрономия объясняет электромагнитное излучение небесных тел.

Теоретическая астрономия интерпретирует эти наблюдения в рамках математических моделей, которые строятся на основе известных законов физики.

Звездная астрономия – изучает собственные движения звезд в Галактике, а также их блеск, цвет, спектры, пространственное распределение и тому подобное.

Вопросами происхождения и развития небесных тел занимается космогония, а развитием Вселенной в целом – космология (от греч. «космос» – «Вселенная», «гонос» – «происхождение», «логос» – «учение»).

Еще с древнейших времен человек интересовался небесными явлениями – движением Солнца, Луны, планет и звезд, появлениями комет и метеоров, солнечными и лунными затмениями. Собственно, это были первые астрономические наблюдения, которые способствовали становлению астрономической науки. Зато астрология (от греч. «астрон» – «звезда», «логос» – «слово»), возникшая в Месопотамии во 2-м тысячелетии до н.э., была тесно связана с астральными культами. В эллинистическую эпоху стали составлять гороскопы, по которым якобы можно было предсказать судьбу человека согласно положениям небесных светил в момент его рождения. С момента своего зарождения и до сих пор астрология – псевдонаука. Однако стоит заметить: для составления гороскопов надо было знать положение светил, и это заставляло астрологов наблюдать за планетами и звездами, а, следовательно, накапливать астрономические знания. Отдельные известные астрономы прошлых времен (например, И. Кеплер) в силу тех или иных обстоятельств уделяли определенное внимание астрологии. Хотя по мере накопления знаний о природе Вселенной и психологии человека была признана ненаучность астрологии, но и в наше время есть люди, которые верят в астрологические предсказания.

Современная астрономия, оставаясь фундаментальной наукой, имеет огромное прикладное значение и непосредственно связана с научно-техническим прогрессом человечества. Изучение различных небесных тел, которые могут находиться в условиях и очень высоких, и очень низких температур, плотностей и давлений, обогащает важными данными «земные» науки – физику, химию и т.п.

Законы небесной механики положены в основу теории движения космических аппаратов, а практическую космонавтику представить без астрономии вообще невозможно. Для примера достаточно назвать достижения в области ракетной техники, которые завершились созданием искусственных спутников и космических кораблей. Эти достижения, в свою очередь, вызвали мощное развитие радиоэлектроники.

И в наше время астрономия решает ряд практических задач. К числу таких задач относятся: обеспечение общества точным временем, вычисление и составление календаря, определение географических координат пунктов на Земле.

Кроме того, астрономия является одной из главных наук, благодаря которым создается научная картина мира – система представлений об общих законах строения и развития Вселенной и её отдельных частей. И эта научная картина мира, в большей или меньшей степени, становится элементом мировоззрения каждого человека.

Выводы:

Астрономия – это наука, которая изучает различные космические тела и их системы, а также процессы, происходящие при взаимодействии этих тел между собой. В течение последнего тысячелетия представления людей о Вселенной существенно изменились – от геоцентрической системы мира Птолемея с хрустальными сферами вокруг Земли, до современной величественной картины безграничного космоса. Астрономия тесно связана с другими естественными науками – физикой, химией, математикой, биологией, философией, потому что на Земле и в космосе действуют одни и те же законы природы. В нашей Вселенной ничего вечного не существует – образуются и взрываются звезды и планеты, рождаются и гибнут цивилизации... Вечным остается только один вопрос: Почему существует Вселенная, и почему в этом странном мире мы живем?

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 511; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!