Сообщения.

Астрономия

Астроно́мия (др.-греч. ἀστρονομία, от ἄστρον — звезда и νόμος — закон) — наука о движении, строении и развитии небесных тел и их систем, вплоть до Вселенной в целом.[1] В частности, астрономия изучает Солнце, планеты Солнечной системы и их спутники, астероиды, кометы, метеориты, межпланетное вещество, звёзды и внесолнечные планеты (экзопланеты), туманности, межзвёздное вещество, галактики и их скопления, пульсары, квазары, чёрные дыры и многое другое.

2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности и понимании астрономии.

Структура астрономии как научной дисциплины

Лунная астрономия: большой кратер на изображении — Дедал, сфотографированный экипажем Аполлона-11 во время обращения вокруг Луны в 1969. Кратер расположен рядом с центром невидимой стороны Луны, его диаметр около 93 км.
Внегалактическая астрономия: гравитационное линзирование. Это изображение показывает несколько голубых петлеобразных объектов, которые являются многократными изображениями одной галактики, размноженными из-за эффекта гравитационной линзы от скопления жёлтых галактик возле центра фотографии. Линза создана гравитационным полем скопления, которое искривляет световые лучи, что ведёт к увеличению и искажению изображения более далёкого объекта.

Современная астрономия подразделяется на ряд отдельных разделов, которые тесно связаны между собой, и такое разделение астрономии в известном смысле условно. Главнейшими разделами астрономии являются:

  • Астрометрия — изучает видимые положения и движения светил. На этапе исторического развития науки роль астрометрии долгое время состояла также в высокоточном определении географических координат и времени с помощью изучения движения небесных светил (в данный момент для того и другого существуют новейшие способы). Современная астрометрия состоит из:
    • фундаментальной астрометрии, задачами которой являются определение координат небесных тел из наблюдений, составление каталогов звёздных положений и определение числовых значений астрономических параметров, — величин, позволяющих учитывать закономерные изменения координат светил;
    • радиоастрономии
    • сферической астрономии, разрабатывающей математические методы определения видимых положений и движений небесных тел с помощью различных систем координат, а также теорию закономерных изменений координат светил со временем;
  • Теоретическая астрономия даёт методы для определения орбит небесных тел по их видимым положениям и методы вычисления эфемерид (видимых положений) небесных тел по известным элементам их орбит (обратная задача).
  • Небесная механика изучает законы движений небесных тел под действием сил всемирного тяготения, определяет массы и форму небесных тел и устойчивость их систем.

Эти три раздела в основном решают первую задачу астрономии (исследование движения небесных тел), и их часто называют классической астрономией.

  • Астрофизика изучает строение, физические свойства и химический состав небесных объектов. Она делится на: а) практическую (наблюдательную) астрофизику, в которой разрабатываются и применяются практические методы астрофизических исследований и соответствующие инструменты и приборы; б) теоретическую астрофизику, в которой, на основании законов физики, даются объяснения наблюдаемым физическим явлениям.

Ряд разделов астрофизики выделяется по специфическим методам исследования.

  • Звёздная астрономия изучает закономерности пространственного распределения и движения звёзд, звёздных систем и межзвёздной материи с учётом их физических особенностей.

В этих двух разделах в основном решаются вопросы второй задачи астрономии (строение небесных тел).

  • Космогония рассматривает вопросы происхождения и эволюции небесных тел, в том числе и нашей Земли.
  • Космология изучает общие закономерности строения и развития Вселенной.

На основании всех полученных знаний о небесных телах последние два раздела астрономии решают её третью задачу (происхождение и эволюция небесных тел).

Курс общей астрономии содержит систематическое изложение сведений об основных методах и главнейших результатах, полученных различными разделами астрономии.

Одним из новых, сформировавшихся только во второй половине XX века, направлений является археоастрономия, которая изучает астрономические познания древних людей и помогает датировать древние сооружения, исходя из явления прецессии Земли.

 Звёздная астрономия

Планетарная туманность Муравья — Mz3. Выброс газа из умирающей центральной звезды показывает симметричную модель, в отличие от хаотических образов обычных взрывов.
Основная статья: Звезда

Изучение звёзд и звёздной эволюции имеет фундаментальное значение для нашего понимания Вселенной. Астрофизика звезд развивалась на основе наблюдений и теоретического понимания, а сейчас и с помощью компьютерного моделирования.

Формирование звезд происходит в областях плотной пыли и газа, известных как гигантские молекулярные облака. Если происходит дестабилизация, то фрагменты облака могут сжаться под воздействием гравитации и сформировать протозвезду. Достаточно плотные и горячие области вызовут термоядерные реакции, таким образом начнется главная последовательность звезды.[2]

Почти все элементы, более тяжелые чем водород и гелий, создаются внутри ядра звезды.

Задачи астрономии

Радиотелескопы среди множества различных инструментов, используемых астрономами.

Основными задачами астрономии являются:

  1. Изучение и объяснение видимых движений небесных тел, нахождение закономерностей и причин этих движений.
  2. Изучение строения небесных тел, их физических и химических свойств, построение моделей их внутреннего строения.
  3. Решение проблем происхождения и развития небесных тел и их систем.
  4. Изучение наиболее общих свойств Вселенной, построение теории наблюдаемой части Вселенной — Метагалактики.

Решение этих задач требует создания эффективных методов исследования — как теоретических, так и практических. Первая задача решается путём длительных наблюдений, начатых ещё в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для сравнительно близких к Земле небесных тел: Луны, Солнца, планет, астероидов и т. д.

Решение второй задачи стало возможным в связи с появлением спектрального анализа и фотографии. Изучение физических свойств небесных тел началось во второй половине XIX века, а основных проблем — лишь в последние годы.

Третья задача требует накопления наблюдаемого материала. В настоящее время таких данных ещё недостаточно для точного описания процесса происхождения и развития небесных тел и их систем. Поэтому знания в этой области ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.

Четвёртая задача является самой масштабной и самой сложной. Практика показывает, что для её решения уже недостаточно существующих физических теорий. Необходимо создание более общей физической теории, способной описывать состояние вещества и физические процессы при предельных значениях плотности, температуры, давления. Для решения этой задачи требуются наблюдательные данные в областях Вселенной, находящихся на расстояниях в несколько миллиардов световых лет. Современные технические возможности не позволяют детально исследовать эти области. Тем не менее, эта задача сейчас является наиболее актуальной и успешно решается астрономами ряда стран, в том числе и России.

 История астрономии

Основная статья: История астрономии

Ещё в глубокой древности люди интересовались движением светил по небосводу, хотя астрономия тогда была основательно перемешана с астрологией. Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время.

 

воскресенье, 26 сентября 2010 г.

История

Основные статьи: История астрономии, Определение планеты
См. также: Геоцентрическая система мира.

Геоцентрическая космологическая модель из «Космографии», Антверпен, 1539
Идея планеты развивалась на протяжении всей истории, от божественных странствующих звёзд старины к современному видению их как астрономических объектов — зародившемуся в научную эру. Понятие ныне стало восприниматься более широко — чтобы включить в себя не только миры внутри Солнечной системы, но и в сотнях внесолнечных систем. Двусмысленность рождённая определением планеты, привела к большому противоречию в учёном мире. В древности астрономы заметили, что некоторые светила на небе двигались относительно других звёзд. Древние греки назвали эти светила «πλάνητες ἀστέρες» (Странствующие звёзды), или просто «πλανήτοι» (Странники)[4] из чего и было выведено современное слово «планета»[5][6]. В Греции, Китае, Вавилоне и всех древних цивилизациях[7][8], почти универсальным было мнение, что Земля находится в центре Вселенной, и что все планеты кружат вокруг неё. Причина таких представлений кроется в том, что древним казалось, что планеты и звёзды вращаются вокруг Земли каждый день[9], и ощущение того, что Земля тверда и стабильна, что она не перемещается, а находится в состоянии покоя.

 Вавилон

Основная статья: Астрономия в Вавилоне
Первой цивилизацией, обладающей функциональной теорией планет, были вавилоняне, которые жили в Месопотамии в первые и вторые тысячелетия до н. э. Самый старый сохранившийся планетарный астрономический текст того периода — венерианские таблицы Амми-Цадуки, датируемые VII столетием до н. э., вероятно, они являют собой копию более древних, датируемых началом второго тысячелетия до н. э.[10] Вавилоняне также заложили основы того, что будет в будущем именоваться «западной астрологией»[11]. «Энума Ану Энлиль» написанная в новоассирийский период в VII веке до н. э.[12] включает в себя список предзнаменований и их отношении к разным астрономическим явлениям включая движение планет[13]. Шумеры — предшественники вавилонян, которые являются одной из первых цивилизаций в мире, которой приписывается изобретение письма к уже по крайней мере 1500 году до н. э. уверенно находили на небе Венеру[14].

 Древняя Греция

Птолемеевы «планетарные сферы»
Современность Луна Меркурий Венера Солнце Марс Юпитер Сатурн
Средневековая Европа[15] ☾ LVNA ☿ MERCVRIVS ♀VENVS ☉ SOL ♂ MARS ♃ IVPITER ♄ SATVRNVS
Древнегреческая космология берёт своё начало из наследия Вавилона[14], от которых они переняли астрономические знания, в том числе и о созвездиях и знаках зодиака[16]. В VI веке до н. э. астрономические знания вавилонян превосходили знания древних греков. В древнейших известных греческих произведениях, таких как «Илиада» и «Одиссея» о планетах не упоминается[11]. Но к первому столетию до н. э. Древние греки начали развивать свои собственные математические схемы предсказания положения планет. Эти схемы — которые были основаны на геометрии, а не арифметике вавилонян, в конечном счёте превзошли теории вавилонян по своей сложности и всесторонности и смогли объяснить большинство перемещений небесных тел, наблюдаемых с Земли невооружённым глазом. Эти теории достигли своего наивысшего развития в «Альмагесте» написанном Птолемеем во II веке н. э. Столь полным было доминирование птолемеевой модели, что затмило все предыдущие астрономические труды, и на протяжении 13 веков эта книга оставалась основным признанным трудом по астрономии в западном мире[10][17]. Грекам и римлянам было известно 7 планет, которые вращались вокруг Земли по комплексу законов, которые вывел Птолемей — в число каковых они включали спутник Земли — Луну, и Солнце. В порядке удаления от Земли они по мнению Птолемея располагались следующим образом: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн[6][17][18].

 Древняя и средневековая Индия

Основные статьи: Индийская астрономия, Индуистская космология
В 499 индийский астроном Ариабхата предложил планетарную модель где предположил, что планеты движутся по эллиптическим орбитам, а не круглым. Модель Ариабхаты также включала в себя вращение Земли вокруг своей оси, чем он объяснил, почему кажется, что звёзды движутся на запад.[19] Эта модель была широко принята между индийскими астрономами, которые жили и трудились позже. Последователи Ариабхаты особо были сильны в Южной Индии, где его принципы суточного вращения Земли, среди прочих, легли в массу работ основывавшихся на его теории.[20]
В 1500 Нилаканта Сомайали из Керальской школы, в своей Тантрасанграхе, пересмотрел модель Ариабхаты.[21] В своей Ариабхатавахьязе, комментариях к Ариабхатье, он предложил планетарную модель где Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн вращались вокруг Солнца, а оно в свою очередь вокруг Земли, что напоминает систему Тихо позднее предложенную Тихо Браге в конце 16 столетия. Большинство астрономов Керальской школы приняли его модель, и последовали за ним.[21][22]

 Европейский Ренессанс

Планеты эпохи Ренессанса
Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн
См. также: Гелиоцентрическая система мира.
Пять видных невооружённым глазом планет, вероятно, были известны с древнейших времён и оказали значимое влияние на мифологию, религиозную космологию и древнюю астрономию. Метод научного познания совершенствовался, и понимание термина «планета» менялось, поскольку они двигались относительно других небесных тел (относительно неподвижных звёзд); к пониманию их как тел вращающихся вокруг Земли (во всяком случае, так казалось людям); к XVI столетию планеты стали понимать как объекты обращающиеся вокруг Солнца вместе с Землёй, когда гелиоцентрическая модель Коперника, Галилео и Кеплера завоевали себе влияние. Таким образом, Земля тоже вошла в список планет[23], в то время как Солнце и Луна были из него исключены. Когда в XVII веке были открыты первые спутники Юпитера и Сатурна, поначалу термины «планета» и «спутник» использовались для них попеременно — впрочем, уже в следующем столетии слово «спутник» использовалось более часто.[24] До середины XIX столетия число «планет» быстро повышалось и любому обращающемуся строго по орбите вокруг Солнца объекту научное сообщество давало статус планеты.

 XIX столетие

Планеты в ранних 1800-х
Меркурий Венера Земля Марс Веста Юнона Церера Паллада Юпитер Сатурн Уран
В середине XIX столетия астрономы начали понимать, что объекты, которые они открыли в течение последних 50 лет (такие как Церера, Паллада, Юнона и Веста), очень отличаются от традиционных. Они располагались в одной и той же области между Марсом и Юпитером (пояс астероидов) и имели намного меньшую массу; в результате они были реклассифицированы как «астероиды». За недостатком любого формального определения, «планета» стала пониматься как любое большое тело, которое обращалось вокруг Солнца. Астероиды и планеты разделили, и поток новых открытий, как казалось, пресёкся с открытием Нептуна в 1846 году. Не было никакой очевидной потребности иметь формальное определение.

 XX столетие

Планеты поздних 1800-х по 1930 год
Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун
Однако в XX столетии был открыт Плутон. После того как начальные стадии наблюдений убедили астрономов в том, что он крупнее Земли[25], объект был немедленно принят как девятая планета. Дальнейшие наблюдения позволили установить, что Плутон гораздо меньше, а в 1936 Реймонд Литолтон предположил, что Плутон мог быть сбежавшим спутником Нептуна[26], и в 1964 Фред Лоуренс Уиппл предположил, что Плутон это комета[27]. Однако, поскольку Плутон был более крупным, чем все известные астероиды, но и не был похож на планетарное большинство[28], он сохранял свой статус до 2006 года. В 1992 астрономы Александр Вольщан и Дейл Фрейл объявили об открытии планет вокруг пульсара, PSR B1257+12.[29] Как полагают это было первым открытием планет у другой звезды. Затем, 6 октября 1995, Мишель Мэор и Дидье Кьело из Женевского университета анонсировали первое открытие экзопланет у обыкновенной, главной последовательности звезды (51 Пегаса).[30] Открытие экзопланет породило новую неопределённость в определении планеты: отсутствие чёткой границы между планетами и звёздами. Многие известные экзопланеты по своей массе во много раз превосходят Юпитер, приближаясь к звёздным объектам, известным как «коричневые карлики»[31]. Коричневые карлики обычно считаются звёздами благодаря своей способности сжигать в термоядерной реакции дейтерий, тяжёлый изотоп водорода. В то время как звёзды в 75 масс Юпитера способны сжигать водород, звёзды всего в 13 масс Юпитера способны сжигать дейтерий. Однако дейтерий — чрезвычайно редкий элемент, и большинство коричневых карликов, вероятно, успело полностью израсходовать дейтерий задолго до своего открытия, и в результате их невозможно отличить от сверхмассивных планет.[32]

 XXI век

Планеты, 2006 — настоящее время
Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун
С открытием во второй половине XX века большого количества разного рода объектов в пределах Солнечной системы и больших объектов около других звёзд начались диспуты о том, что можно считать планетой. Начались специфические споры относительно того, может ли быть планетой объект, выделяющийся из основного «населения» пояса астероидов, или если он достаточно крупный для дейтериевого термоядерного синтеза.
Множество астрономов сочли должным деклассифицировать Плутон по причине того, что в той же области было подтверждено существование пояса Койпера между 1990-ми и ранними 2000-ми. И Плутон оказался лишь просто одним из крупнейших.
Немало из них, включая Квавар, Седну и Эриду, были объявлены в массовой прессе десятой планетой, хотя и не получили широкого научного признания как таковые. Открытие Эриды, более крупной и массивной, чем Плутон, и вовсе обострило положение вещей.
Признавая проблему, МАС приступил к выведению определения для планеты, что завершилось к 2006 году. Число планет Солнечной системы сократили до 8 значительно крупных тел обладающих «чистой» орбитой (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и определили как новый класс — карликовые планеты, в число которых включили три объекта (Церера, Плутон и Эрида)[33].

 Определение экзопланеты

В 2003 Международный астрономический союз (МАС), а если точнее, рабочая группа по экзопланетам, утвердили положение, в котором на основе нижеследующих пунктов проводилась грань между планетой и коричневым карликом[34]:
  1. Объект с истинной массой ниже допредельной для термоядерной реакции дейтерия (к настоящему моменту это масса приблизительно в 13 раз больше массы Юпитера для объектов с такой же изотопной распространённостью, как и на Солнце)[35]. Требования к минимальной массе и размеру, предъявляемые к экзопланете, такие же, как и к планетам Солнечной системы.
  2. Объекты с массой выше допредельной для термоядерной реакции дейтерия — «коричневые карлики» независимо от того как они сформировались и где расположены.
  3. Объекты, находящиеся в «свободном плавании» в молодых звёздных кластерах с массами ниже необходимой для термоядерной реакции с участием дейтерия, — не «планеты», но «субкоричневые карлики».
Это определение стало популярным в среде астрономов и даже публиковалось в специализированных научных изданиях.[36] Хотя это определение и временное, и служит лишь до тех пор, пока не будет принято официальное, оно обрело популярность по той причине, что не затрагивает[37] проблему определения нижней пороговой массы для планеты, и этим помогает избежать противоречий касательно объектов Солнечной системы.

 Резолюция 2006 года

Основная статья: Определение планеты (2006)

Сравнительные размеры крупнейших ТНО и Земли.
Изображения объектов — ссылки на статьи.
Вопрос о нижнем пределе массы был поднят в 2006 на собрании Генеральной ассамблеи МАС. После дебатов и одного неудачного предложения ассамблея сошлась на мнении, что планетой является[38]:
Небесное тело, (a) обращающееся по орбите вокруг Солнца, (b) имеющее достаточную массу, для того чтобы под действием собственной гравитации принять форму гидростатического равновесия, (c) расчистившее окрестности своей орбиты от иных объектов.
Карликовые планеты, 2006 — настоящее время
Церера Плутон Макемаке Хаумеа Эрида
Согласно этому определению в Солнечной системе 8 планет. Тела, удовлетворяющие первым двум условиям, но не третьему, (Плутон, Макемаке и Эрида) классифицируются как карликовые планеты, если они не являются спутниками какой-либо планеты. Первоначально же МАС предлагал определение, не включающее пункт (c), и потому планет сейчас могло бы быть больше[39]. После многих обсуждений путём голосования было решено, чтобы такие тела были классифицированы как карликовые планеты[40].
Это определение базируется на теории планетарного формирования, по которой будущие планеты очищают космос вокруг себя от пыли, газа и более мелких тел. По словам астронома Стивена Сотера[41]:
Конечный продукт вторичной дисковой аккреции — это небольшое количество относительно крупных тел (планет) с непересекающимися либо резонансными орбитами, что предотвращает столкновения между ними. Астероиды и кометы, включая объекты пояса Койпера, отличаются от планет тем, что могут столкнуться друг с другом или с планетами.
После голосования в 2006 году дебаты и споры не прекратились[42][43], и многие астрономы заявили, что они это определение использовать не будут[44]. Часть споров сосредоточилась вокруг пункта (c) (чистая орбита), и что объекты, категорически отнесённые к карликовым планетам, должны быть частью более широкого планетарного определения. Следующая конференция МАС состоится позднее 2009 года, и, возможно, текущее определение претерпит изменения, включив в себя и определение экзопланеты.
Вне научного сообщества Плутон имел сильное культурное значение для широкой публики, начиная с 1930 года, как девятая планета. Открытие Эриды, освещённое в средствах массовой информации как открытие десятой планеты, и последующая реклассификация трёх объектов в карликовые планеты привлекли внимание СМИ и общественного мнения.[45]

 Прежние классификации

Таблица ниже отображает те тела Солнечной системы, которые раньше считались планетами:
Тела Примечания
Солнце, Луна Классифицировались в древности как планеты в соответствии с тогдашним определением.
Ио, Европа, Ганимед и Каллисто Четыре наикрупнейших луны Юпитера, известные также как Галилеевы. Были упомянуты Галилео Галилеем как «планеты Медичи» в честь его патрона: семьи Медичи.
Титан[b], Япет[c], Рея[c], Тефия[d] и Диона[d] Пять крупнейших спутников Сатурна, открытых Христианом Гюйгенсом и Джованни Доменико Кассини.
Церера[e], Паллада, Юнона и Веста Первые известные астероиды, открытые между 1801 и 1807, до их переклассификации в 1850-х.[46] Церера впоследствии была реклассифицирована как карликовая планета.
Астрея, Геба, Ирида, Флора, Метида, Гигея, Парфенопа, Виктория, Эгерия, Ирена, Эвномия Астероиды, открытые между 1845 и 1851 годами. Быстрое увеличение числа планет вызвало потребность в переклассификации, которая состоялась в 1854.[47]
Плутон[f] Объект за пределами орбиты Нептуна, открытый в 1930 году. В 2006 был лишён статуса планеты и получил статус карликовой планеты.

 Мифология

Автор: на

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Подписаться на: Комментарии к сообщению (Atom)