Кто известные астрономы и что они сделали для науки
Главные астрономические открытия: со времен Галилея до наших дней
Уважаемые коллеги! В соответствии с приказом Министерства образования и науки РФ №506 от 7 июня 2017 года «О внесении изменений в федеральный компонент государственных образовательных стандартов начального общего, основного общего и среднего (полного) общего образования, утвержденный приказом Министерства образования Российской Федерации от 5 марта 2004 г. №1089» курс астрономии становится обязательным для изучения в старших классах средней школы. С полным текстом приказа вы можете ознакомиться здесь.
Астрономия — наука наблюдательная, главное в ней — открытия, в результате которых происходит изменение старых представлений. Не все открытия неожиданные, так, последним открытиям — бозона Хиггса и гравитационных волн — предшествовала долгая подготовка. Но все-таки астрономические открытия, как правило, неожиданные, противоречащие здравому смыслу, меняющие прежнюю картину мира. Какие из них могут войти в десятку величайших в истории человечества?
1. Открытия Галилея: пятна на Солнце, горы на Луне, спутники Юпитера, фазы Венеры, звезды в Млечном Пути
В XVII веке люди впервые посмотрели в телескоп, многие увидели, что творится в небе. Но Галилей отнесся к наблюдениям наиболее ответственно, поэтому открытия маркируются его именем. Стало понятно, что Земля не является центром вращения всего на свете. Солнце же, во-первых, тоже вращается, а во-вторых — само оно несовершенно: на нем есть пятна! Неидеальность ключевого космического объекта того времени поразила современников Галилея больше всего. Стало видно, что и Луна не является идеальной сферой. Известие о фазах Венеры доказывало вращение Венеры вокруг Солнца, то есть — правоту Коперника. И далее: Млечный Путь оказался множеством слабых звезд, и это меняло наивное отношение к видимому миру: человеческий глаз не подогнан для восприятия всего сущего, не все можно увидеть и понять без приборов.
До начала XVIII века Уран отмечался как звезда, но телескопы совершенствовались, и в звезде увидели планету. Так границы известного людям мира еще больше раздвинулись.
3. Звездные параллаксы
В XIX веке уже догадывались, что звезды-это далекие солнца. Когда был обнаружен параллактический сдвиг, который возникает из-за движения Земли вокруг Солнца, стало возможным измерение расстояний от земли до звезд. Первым делом измерили до Веги, до 61-Лебедя, до Альфы Центавра. Впервые был задан масштаб межзвездных расстояний, вместе с чем появилась бОльшая уверенность в рассуждениях о звездах и о структуре Галактики. Иллюстрация: Астрономия. 11 класс. Учебник (Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова)
В 1837 г. впервые были осуществлены надёжные измерения годичного параллакса. Русский астроном Василий Яковлевич Струве (1793—1864) провел эти измерения для ярчайшей звезды Северного полушария Веги (a Лиры). Почти одновременно в других странах определили параллаксы еще двух звёзд, одной из которых была a Центавра. Эта звезда, которая с территории России не видна, оказалась ближайшей к нам. Даже у нее годичный параллакс составил всего 0,75ʺ. Под таким углом невооруженному глазу видна проволочка толщиной 1 мм с расстояния 280 м. Поэтому неудивительно, что столь малые угловые смещения так долго не могли заметить. Больше информации — Астрономия. 11 класс. Учебник (Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова) 
4. Межзвездная среда
Астрономы начала XX века представляли межзвездную пустоту, допуская межзвездную пыль. В 1904 году Иоганн Гартман смог получить спектр, препарировать излучение и обнаружить газ: межзвездная среда существует. Это она затрудняет наблюдения. Без этого знания было бы невозможно построить верную схему нашей Галактики.
Бесплатные методические материалы:
Еще 100 лет назад люди не были уверены в существовании разных галактик. Знаменитые дебаты Кертиса и Шелли о туманностях ничем не закончились, и только впоследствии подтвердилась правота Кертиса: гигантские туманности — это другие галактики. В 20-е годы Эдвин Хаббл обнаружил следы нескольких галактик, и до открытия расширения галактик оставался один шаг.
6. Расширение Вселенной
Это глобальнейший процесс: скорость удаления объекта прямо пропорциональна расстоянию до него. В каждой галактике есть самая яркая звезда, они примерно одинаковы, и по ним можно определить, как удаляются галактики. Это похоже на то, как удаляется рисунок на воздушном шарике, когда его надувают, — по мере расширения поверхности. Важный вывод о том, что вся Вселенная эволюционирует — а ведь даже Эйнштейн считал Вселенную статичной — побуждает ученых к новым исследованиям: куда и откуда идет процесс.
7. Реликтовое излучение
В 60-е годы XX века стало достоверно известно, что вся Вселенная расширяется: раньше в каждой ее точке плотность была больше и температура выше. Что важнее — количество или температура? Ученые Альфер и Гамов доказали, что излучение, доминировавшее после термоядерной реакции, никуда не девалось, обнаружить его очень легко (это шумы через радиоантенны все сталкивались), но надо было это распознать и назвать: реликтовое излучение. Астрономы получили еще один инструмент изучения Вселенной. Иллюстрация: Г.Гамов на фотографии из учебника Астрономия. 11 класс. Учебник (Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова)
В 1948 г. в работах Георгия Антоновича Гамова (1904—1968) и его сотрудников была выдвинута гипотеза о том, что вещество во Вселенной на начальных стадиях расширения имело не только большую плотность, но и высокую температуру. Так, спустя 0,1 с после начала расширения температура была около 3•1010 К. При столь высокой температуре взаимодействие фотонов высокой энергии, которых в горячем веществе было много, приводило к образованию пар всех известных частиц и античастиц: электрон — позитрон, нейтрино — антинейтрино и т. п. При аннигиляции этих пар снова рождались фотоны, а протоны и нейтроны, взаимодействуя с ними, превращались друг в друга. Больше информации — Астрономия. 11 класс. Учебник (Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова)
8. Нейтронные звезды
Их открывали несколько раз. Нейтронная звезда — такая звезда, где природа остановила изменения. Они вбирают в себя всю физику, с ними связано изучение радиопульсаров, регистрация гравитационных волн, точное время, теория поведения веществ при высокой плотности, процессы в сильном магнитном поле.
Излучение пульсара (разновидность нейтронных звезд, которое испускается в узком конусе, наблюдатель видит лишь в том случае, когда при вращении звезды этот конус направлен на него подобно свету маяка. Вещество пульсаров состоит из нейтронов, образовавшихся при соами, тесно прижатых друг к другу гравитационными силами. Диаметры таких нейтронных звезд всего 20—30 км, а плотность близка к ядерной и может превышать 1018 кг/м3. Таким образом, нейтронные звезды являются одним из тех объектов во Вселенной, которые предоставляют учёным возможность изучать поведение вещества в условиях, пока недостижимых в земных лабораториях. Больше информации — Астрономия. 11 класс. Учебник (Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова)
Главное открытие конца XX века. Это планеты, которые вращаются вокруг другой яркой звезды, из-за чего их плохо видно. Первая была открыта в 1995 году. Они совершенно непохожи на нас, гигантские газовые планеты, которые вращаются вокруг своей звезды очень быстро, круг — за несколько часов. Вероятно, они образовались где-то далеко, а потом как-то притянулись к звезде, — но как? Почему? Тайн много.
Теперь усилия ученых направлены на поиски планет, которые по своим размерам и массе похожи на Землю и находятся недалеко от звезд, что обеспечило бы на поверхности планеты условия, необходимые для существования жизни. С этой целью был запущен КА «Кеплер», на котором установлен фотометр, чувствительность которого составляет 10–5. Он позволяет заметить ослабление потока света от звезды, вызванное прохождением планет по ее диску, всего лишь на одну стотысячную его долю. Больше информации — Астрономия. 11 класс. Учебник (Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова)
10. Ускоренное расширение Вселенной
Говоря о будущем Вселенной, предлагают разные сценарии. Вселенная расширяется, но гравитация этому препятствует. Все зависит от того, хватит ли плотности вещества, или не хватит. Может быть, она порасширяется да и выйдет на долговременное постоянство? Ученые предполагали, что есть во вселенной ЧТО-ТО, заставляющее ее расширяться, работает какое-то отталкивание, антигравитация. В 1998 году открыли темную энергию (при взрыве белых сверхкарликов) — 70% среды связано с темной энергией, она-то и является компонентом плотности (условием гравитации).
Исследования позволили выяснить, что по своей природе темная энергия является практически однородной, в отличие от двух других составляющих Вселенной — «обычной» и темной материи, которые распределены в космическом пространстве неоднородно, образуя звезды, галактики и другие объекты. Можно считать, что тёмная энергия — это свойство самого пространства. Больше информации — Астрономия. 11 класс. Учебник (Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова)
В список не вошли: темное вещество и черные дыры, космические лучи и нейтрино, появление спектрального анализа, всеволновые наблюдения, квазары. Потому что эти явления — еще не до конца открыты. И если говорить о преподавании астрономии, то будем помнить: содержание этой дисциплины очень быстро устаревает и меняется — стабильный учебник вряд ли возможен.
Записала Людмила Кожурина
*С мая 2017 года корпорация «Российский учебник» объединила издательскую группу «ДРОФА-ВЕНТАНА», издательство «Астрель», компанию «ДРОФА — новая школа» и цифровую образовательную платформу «LECTA». Главная миссия корпорации — всесторонняя поддержка педагогов России, создание лучших учебников, образовательных решений и социально значимых проектов. Вместе с педагогами мы помогаем закладывать фундамент успешного будущего российских детей на всех уровнях дошкольного и школьного образования.
Астрономия
Лучшие условия по продуктам Тинькофф по этой ссылке
Дарим 500 ₽ на баланс сим-карты и 1000 ₽ при сохранении номера
. 500 руб. на счет при заказе сим-карты по этой ссылке
Лучшие условия по продуктам
ТИНЬКОФФ по данной ссылке
План урока:
Одним из основоположников астрономии был древнегреческий астроном Гиппарх. Он жил и работал на Родосе. Среди достижений ученого особого внимания заслуживает введение им географических координат, составление каталога расположений звезд, которые видны без телескопа и то, как он рассчитал видимые движения Солнца и Луны. Первую звездную величину Гиппарх присвоил самым ярким звездам, а шестую – самым слабым.
Систематически используя тригонометрию и древневавилонские записи для астрономических расчетов и, уделяя много внимания наблюдениям за движением планет, Гиппарх Никейский считал Землю неподвижной, полагая, что все планеты движутся вокруг Земли. Когда он определил размеры Солнца и Луны и расстояния до них, то смог составить перечень лунных затмений в Вавилоне с VІІІ до середины ІІ века до н.э. А по сопоставленным личным наблюдениям и наблюдениям предшественников, астроном с большой точностью вычислил продолжительность солнечного года.
Особый интерес представляет разработанная Гиппархом теория Солнечного движения. Его предположение было таковым: в зависимости от движения Солнца по эксцентру можно объяснить разность времен года. Гиппарх – астроном, который хотел выяснить, насколько максимально и минимально Солнце удалено от Земли, чтобы определить величину смещения центра солнечной орбиты по отношению к центру Земли.
Гиппарх также сделал астрономию наукой о предсказании, открыл прецессию равноденствий, внедрил шестидесятеричную систему.
Метод, разработанный ученым, давал возможность рассчитать, где находится любая планета в определенный момент времени. Расстояние от Земли до Солнца и Луны он рассчитал с неимоверной точностью и создал каталог звездного неба, на котором расположены 48 созвездий.
Вселенная привлекала Клавдия Птолемея на протяжении всей его жизни, он очень любил наблюдать за звездами, для этого изобрел «астролябон», в котором скомбинировал армиллярные сферы. А придуманный ним «трикветрум» стал прототипом стенного круга.
Он автор книги «Подручные таблицы», которая напоминает астрономический справочник. В ней есть астрономические таблицы, позволяющие точно рассчитать положение планет и любое астрономическое явление в конкретное время.
Но не только астрономия была объектом изучения Клавдия Птолемея, определенных успехов он достиг и в математической картографии и географии.
Известный польский астроном Николай Коперник первым заговорил о гелиоцентрической модели мира. Эта идея дала старт первой революции в науке. Исследователь с помощью математических расчетов доказал, что Земля вращается вокруг Солнца и ей нужен год, чтобы сделать полный оборот по своей орбите. До этого все пользовались геоцентрической моделью мира. Новую систему Николай Коперник изложил в научном труде «О вращениях небесных сфер». Работа заняла около 40 лет. На протяжении этого времени он вносил коррективы и делал новые расчеты. Печатный вариант своей книги астроном увидел только перед смертью. Было время, когда инквизиция признала книгу еретической и запретила ее. Это длилось до 1833 года. Несмотря на это, научные труды принесли Николаю Копернику мировую славу. А его теория нашла свое продолжение в трудах Кеплера, Ньютона. Астроном получил всеобщее признание. Его именем названы звезда, кратеры, малая планета, химический элемент.
Кроме астрономических исследований ученый Николай Коперник сделал проект и принимал участие в сооружении гидравлической машины, участвовал в запуске польского монетного двора. Он талантливый художник и врач, оказывавший бесплатную медицинскую помощь. Ученому также принадлежит идея о всемирном тяготении.
Тихо Браге – датский астроном с мировым именем. Именно Тихо Браге принадлежит открытие сверхновой звезды, которая вспыхнула на небосводе в созвездии Кассиопеи и привлекла внимание ученого. Это произошло в ноябре 1572 года, когда астроном возвращался домой с лаборатории. Это была за последние 500 лет первая вспышка сверхновой звезды. Тихо Браге наблюдал и исследовал объект в течение 17 месяцев до полного его исчезновения. А результаты обобщил в книге «Очерки о новой астрономии», которая вышла в 1602 году.
Астроном Тихо Браге самостоятельно спроектировал первую обсерваторию, которую назвал «Ураниборг». На ее строительство были выделены деньги королем, но и сам ученый Тихо Браге потратил немалую сумму, не пожалев об этом и дня. Вскоре «Ураниборг» превратился в наилучший центр астрономии, где сочетались наблюдения, издание научных работ и обучение будущих астрономов. Построенных обсерваторий было несколько. В одной из них в 1572 году Тихо Браге сделал свои первые открытия.
Астроном много работал, но особенно любил наблюдать за небом, поэтому созданное им устройство («секстант») позволяло делать наблюдения по-новому и качественнее.
Все, что при жизни сделал Тихо Браге, позволило через много лет И. Кеплеру открыть законы о движении планет.
Галилео Галилей (1564-1642)
Итальянский ученый Галилео Галилей прославился благодаря своим открытиям. Они заставили людей по-другому посмотреть на устройство мира. Помог ему в этом телескоп. Идея о его создании у Галилео Галилея возникла тогда, когда он узнал о мастере из Голландии, для которого линзы очков были средством для изобретения подзорной трубы.
Наблюдая за планетами, астроном увидел очертания излома, пятна на той части Луны, которая была освещена, что указывало на неровности ее поверхности. Движущие пятна на Солнце дали возможность Галилео Галилею утверждать о вращении его вокруг своей оси. Наблюдая за Венерой, ученый заметил существование у нее таких же фаз, как и у Луны. К открытиям Галилео Галилея также относятся: спутники Юпитера, кольцо Сатурна, наблюдения за Млечным путем, после чего астроном понял, что большинство туманных пятен состоят из звезд.
Астрономия была не единственной наукой, которая интересовала ученого. Его привлекали философия, математика, физика, механика, где он сделал также много научных открытий.
История жизни Галилео Галилея была наполнена интереснейшими событиями, он был ярким мыслителем, великим ученым. Ряд открытий, сделанных им, не признала в то время церковь, но это не перечеркивает его заслуги перед наукой.
«Несравненным человеком» назвал немецкого ученого Иоганна Кеплера Эйнштейн. Сделанные им открытия касаются в первую очередь астрономии. Три закона, объясняющие, почему движутся планеты Солнечной системы, впервые открыл Иоганн Кеплер. Он сделал вывод, что Солнце имеет силовое воздействие на все планеты и заставляет двигаться их по орбитам. Отсюда исходило заключение о том, что если их расстояние к Солнцу небольшое, то планеты движутся быстрее, потому что сила разгона увеличивается по мере приближения к нему.
«Очерки коперниканской астрономии» Иоганна Кеплера были признаны в мире первым учебником, в котором подробно описывалась гелиоцентрическая мировая модель. Эта книга дает представление о законах движения планет и имеет результаты вычислений параметров орбит Венеры, Сатурна, Меркурия и Юпитера. Ученый впервые использовал в ней слово «инерция». «Уравнение Кеплера», которое вывел Иоганн Кеплер, применяется в астрономии с целью определения, где находятся небесные тела.
В октябре 1604 года на небе появилась новая звезда, и следующая работа ученого Иоганна Кеплера была посвящена наблюдениям за ней. Он считал, что приливы возникают в связи с притяжением Луны, а собственная ось нужна Солнцу, чтобы вращаться вокруг нее.
Астрономия была для Иоганна Кеплера смыслом всей его жизни. Астрономические таблицы, опубликованные летом 1627 года и названные «Рудольфовыми», имели огромный спрос, а моряки и астрономы пользовались ими до начала XІX века.
Первым открытием английского астронома Эдмунда Галлея было собственное движение звезд. Много времени он посвятил кометам и сделал переворот в мире ученых. До этого считалось, что космос посылает кометы в Солнечную систему, а затем они улетают в никуда.
Проведя исследования, Эдмунд Галлей доказал, что большинство комет – это одно и тоже небесное тело, а появившаяся в 1682 году над Землей комета имеет орбиту, похожую на эллипс, и через каждые 75-76 лет она пролетает над нашей планетой. Следующий раз, по мнению астронома, она должна была появиться в 1758 году. Так и вышло, но ученый не дожил до этого дня. В память об исследователе, комета, которую открыл Эдмунд Галлей, была названа в его честь.
Открытия Эдмунда Галлея на этом не заканчиваются. Неравенства Юпитера и Сатурна, единая астрономическая единица, используемая для того, чтобы рассчитать расстояние между Солнцем и Землей, – величайшие достижения, сделанные Эдмундом Галлеем в астрономии.
За каталог звезд (341 объект), которые были расположены на юге, молодой астроном стал членом Лондонского королевского общества.
Эдмунду Галлею было 63 года, когда он заинтересовался лунными наблюдениями. Для этого нужно было 18 лет непрерывной работы, которую астроному закончить не удалось. Ученому было 85, когда его сердце остановилось.
Английского ученого Уильяма Гершеля по праву называют основоположником звездной астрономии. Именно Уильям Гершель со своим сыном Джоном открыл большое количество туманностей. Одновременно проводилось изучение комет. В дальнейшем было произведено их описание и составлены каталоги. Большую поддержку ученому оказывала сестра Каролина, также известный астроном.
Однажды, наблюдая в телескоп за звездным небом, Уильям Гершель заметил светящееся тело, которого не было на карте звездного неба. В течение нескольких дней он следил за светилом и установил, что оно движется среди звезд. Планета, открытая Уильямом Гершелем 13 марта 1781, получила название Уран. Это была седьмая планета Солнечной системы. Именно английский ученый заговорил первым о звездных системах и доказал их существование на примере двойных и кратных звезд.
В исследователя не было средств на покупку телескопа, поэтому он начал конструировать приборы самостоятельно как для себя, так и для продажи. В дальнейшем с финансированием помог английский король. С помощью средств Георга ІІІ под руководством астронома Уильяма Гершеля началось строительство обсерватории.
Пьер-Симон Лаплас – выдающийся ученый, который прославился открытиями и исследованиями в разных областях научной деятельности. Его имя известно в математике, физике, механике. На данный момент есть теорема Лапласа, существует физический закон Лапласа, функция Лапласа. Велики его заслуги и в астрономии. Именно ему принадлежит предположение о существовании других галактик, кроме Млечного Пути. Пьером-Симоном Лапласом была применена теория гравитации Ньютона к Солнечной системе. Он указал на взаимовлияние планет, вследствие которого наблюдается приближение и удаление их от Солнца. Также он научно обосновал ускорение Луны во время движения и показал, от чего зависит ее средняя скорость. Он выдвинул гипотезу о существовании черных дыр в космическом пространстве; предложил идею о том, что Солнечная система состоит из огромного количества газа, который вращается; предложил новый способ определения орбит космических тел. Именно ему принадлежит теория приливов.
Его фундаментальный труд «Небесная механика» стал революционным и дал ответы на многие вопросы, возникающие среди астрономов. За свои открытия и деятельность Пьер-Симон Лаплас был удостоен титула маркиза, награжден большим крестом, Орденом Почётного легиона, Орденом Воссоединения. Его имя высечено на Эйфелевой башне. В его честь названы улицы, астероид, кратер.
Эдвин Хаббл – американский астроном с мировым именем. Большую часть своей жизни он посвятил изучению космоса. Открытия Эдвина Хаббла изменили представления о Вселенной, которые существовали в науке до этого. Ученый занимался изучением галактик и доказал существование не только галактики Млечный Путь. Он открыл туманности, которые были удалены от нашей Галактики на значительные расстояния. Это прямо указывало на существование других космических образований. Астроном создал фундаментальный закон, который назван его именем. С помощью физико-математической формулы Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная расширяется. Причем это происходит постоянно и во всех направлениях. Закон Хаббла описывает также происхождение Вселенной в результате теории Большого взрыва. Его имя носит не только открытый им закон, но и астероид, телескоп, последовательность. Астроном создал в 1925 году морфологическую систему классификации галактических образований, в которой за основу брался их внешний вид. В результате исследований он установил, что галактики, кроме спиральной, имеют и эллиптическую форму. Эту систему ученые используют до сих пор. Эдвином Хабблом в 1935 был открыт астероид, получивший название 1373 Цинциннати. Если бы в то время, когда жил Эдвин Хаббл, астрономическим исследованиям присуждалась Нобелевская премия, он бы ее обязательно получил. Но такое решение было принято уже после смерти выдающегося ученого. А посмертно такие награды не вручаются. Тем не менее, труд талантливого ученого был оценен. В разные годы он награждался медалью Бернарда, золотой медалью Кэтрин Вольф Брюс, золотой медалью Королевского астрономического общества.
Имена этих известных астрономов вошли в историю и останутся в ней навсегда. За каждым из них лежит огромная работа и величайшие открытия, которые постепенно позволяют все больше и больше узнавать о космическом пространстве. Многие знания и труды астрономов используются и сегодня в научных кругах. Они помогают дальнейшему развитию науки и изучению Вселенной.