Главная Фотогалерея Рефераты Новости Видеогалерея Статьи  
 
 
Содержание
 
   

Реферат на тему Астрономия

Астрономия - наука, занимающаяся изучением космических объектов, в частности их:

  • Расположения в космосе
  • Движения вокруг своей оси и относительно других тел
  • Природы их происхождения
  • Этапов развития


Также астрономия занимается изучением:


  • Звезд
  • Планет Солнечной системы и других подобных систем
  • Астероидов
  • Экзопланет
  • Межзвездного вещества
  • Комет
  • Квазаров
  • Межпланетного вещества
  • Скоплений
  • Спутников

Несмотря на то, что главный пик астрономических открытий пришелся на последние столетия, астрономия, как наука, начала зарождаться еще с древних времен. Подтверждением тому является обнаруженные астрономические артефакты и памятники. Изучением небосвода были заняты древние греки, индийцы, вавилоняне и индейцы племени Майя. Но настоящий прорыв в данной области науки произошел только после открытия телескопа. Ранее астрономия подразделалась на несколько групп. Одни из них:

  • Астрометрия
  • Наблюдательная астрономия
  • Создание календарей
  • Навигация по звездам
  • Астрология


На сегодняшний день слово астрономия у ученых-профессионалов ассоциируется с астрофизикой.
В прошлом веке стали выделять только 2 значимые области астрономии: теоретическую и наблюдательную.
Наблюдательная астрономия подразумевает проведение двухэтапного вида исследований. Первый этап заключается в сборе информации о каком-либо объекте или системе. Второй этап - это произведение анализа полученных данных.
Суть теоретической астрономии заключается в разработке цифровых, аналитических и математических моделей с целью более подробного описания реальных астрономических объектов, систем и оказывающих на них воздействие явлений.

Данные области астрономии способствуют быстрому росту научных открытий, связанных с космосом. Например, теоретическая астрономия занимается поиском причин тех или иных событий, произошедших во Вселенный, которые помогает фиксировать наблюдательная астрономия.

Сегодня главный акцент делается на привлечение большего количества непрофессионалов, занимающихся "домашними" наблюдениями. Астрономия - эта как раз та область науки, в которую обыкновенные любители космоса могут привнести свой вклад, занимаясь своим хобби.



Этимология


Слово астрономия образована от двух корней греческого происхождения - "астер" - звезда и "номос" - закон.

 

Структура астрономии, как научной дисциплины


Если рассматривать астрономию с точки зрения нынешнего времени, то ее можно условно разделить на насколько видов:

 
Астрометрия

Она направлена на исследование изменений внешних положений и отслеживание закономерности передвижения звезд во Вселенной. Ранее в задачи астрометрии также входило вычисление точных координат и времени. Все это осуществлялось с помощью наблюдений за движением космических объектов. Но сегодня для этого ученые прибегают к более современным и простым методикам исследования. Современную астрометрию можно также разделить на несколько подгрупп:


  • Фундаментальная астрометрия

Ее основной профиль - расчет координат местонахождения космических объектов, основывающийся исключительно на наблюдениях. Также фундаментальная астрономия занимается составлением карт положений звезд и вычислениями астрономических параметров для точного определения закономерностей передвижения светил.

 

  • Сферическая астрономия

 Ее суть - открытие новых способов исследования, помогающих осуществлять определение видимых положений и передвижений космических объектов, задействуя различные системы координат.

 

  • Теоретическая астрономия предлагает способы исследования, направленные на оценку движения орбит, исходя из действительного их положения
  • Небесная механика - объясняет закономерности движения небесных объектов через общие законы физики, а также рассчитывает показатели их массы, формы и устойчивости.

 

Эти разделы способствуют реализации главного предназначения астрономии - определения закономерностей движения космических тел. Данные подгруппы принято относить к классической астрономии

 

  • Астрофизика способствует изучению структур, физических особенностей и химического состава космических тел. Она также подразделяется на несколько набольших научных сфер: а) Практическую или наблюдательную. В данной сфере астрофизики часто применяют проверенные методы исследований, для которых подбирается необходимый инструментарий.б) Теоретическую физику. Данная область науки акцентирует внимание на объяснение всех наблюдаемых событий и явлений во Вселенной в рамках физических законов.

 

 

Все разделы астрофизики классифицируются по следующим методам исследования:

 

  • Звездная астрономия помогает лучше понять законы пространственного распределения, а также объясняет закономерности движения звезд, их систем и материи, "имея ввиду" физические особенности каждого такого объекта.

 

  • Космохимия помогает изучать элементный состав небесных объектов, принципы распределения органических и неорганических соединений по всему космическому пространству. Также в этой области науки выделяют еще один подраздел - ядерную космохимию. Ее задача состоит в изучении процессов радиоактивного распада, а также состав космических тел.


Следующие два раздела помогают более подробно изучать  строение небесных объектов:

 

  • Космогония разбирает вопросы, связанные с происхождением и поэтапным развитием космических тел
  • Космология занимается изучением стадий развития и внутреннего устройства Вселенной.

 

Под понятием базового курса астрономии подразумевается разработка продуктивных методов исследования, а также получение результатов, как следствие работы в разных областях данной науки.

Необходимо также напомнить о существовании нового раздела астрономии - археоастрономии. Он начал формироваться только в прошлом веке. Археоастрномия направлена на изучение условий жизни древних обитателей с целью получения информации о датах, связанных с определенными событиями, на которых оказывала влияние прецессия Земли.

Звёздная астрономия

Новые открытия в  данной сфере помогают объяснить многие процессы, происходящие во Вселенной.

Астрофизики получают информацию о звездах, используя самые разные исследовательские методы. Самые популярные из них: телескопические наблюдения, теоретические расчеты и создание различных моделей.

На сегодняшний день о формировании и жизненных циклах звезд известно немало. Их зарождение происходит в газопылевых туманностях. Их разогрев просходит за счет высокого потенциала - большого количества высвобождаемой энергии. Когда температура подобных объектов достигает огромных показателей, в их ядрах начинается процесс термоядерный реакции. По сути именно это и является заключительным этапом становления звезды.

Большая часть элементов материала Вселенной, за исключением водорода и гелия, образуется вместе со звездами.

Задачи астрономии

Основные задачи астрономии заключаются:

1.      В изучении особенностей строения космических тел, выяснении их элементного состава и характерных физических свойств

2.      В выяснении природы происхождения определенных космических тел и систем, которые они образуют

3.      В получении более объемной информации о свойствах Вселенной, а также в проверке теорий основной ее части - Метагалактики.

 

Решение подобных вопросов требует разработки наиболее продуктивных способов исследования - практических и теоретических. Решением первой задачи способствует произведение длительных наблюдений, начало которым было положено еще в древние времена. К ним подключаются и законы механики, с помощью которых объясняется множество явлений, происходящих во Вселенной. На сегодняшний день ученые располагают достаточным количеством информации о Земле и приближенных к ней объектов: Солнца, Луны, планет и астероидов.

Решением второй задачи с недавнего времени стал спектральный анализ и возможность получения фотоснимков космических тел. Активно изучать физические свойства небесных объектов стали только во второй половине прошлого столетия. А возможность разрешения проблем подобного характера появилась только в последние годы.

Для решения третьей задачи необходимо достаточное количество информации, с помощью которой можно было бы разъяснить многие процессы формирования и эволюции большинства небесных тел. Но подобных знаний еще слишком мало, чтобы дать исчерпывающие ответы на многие интересующие вопросы. Именно поэтому развитие этой области происходит лишь с теоретической стороны, общепринятых мнений и принятия наиболее правдоподобных гипотез.

Решения четвертой задачи заключаются в подтверждении теоретических данных с помощью практики. Но на данный момент ученые не располагают достаточным количеством проверенной физической теории. Ведь она подразумевает описание разных физических характеристик космических тел, таких как: состояние их вещества, причины и следствия физических процессов на основе значений их показателей плотности, давления и температуры. В решением данной задачи могут помочь лишь данные, полученные путем реальных наблюдений областей Вселенной, в том числе и объектов, располагающихся в млрд-ах световых лет от Земли. Даже с задействованием современных методов и технологий, проводить изучение некоторых зон Вселенной все еще невозможно. Несмотря ни на что, на сегодняшний день эта задача является наиболее "интересной" для всех астрономов мира, которые активно работают над ее решением.

История астрономии

Уже в далекие времена люди стали замечать взаимосвязь между движением различных небесных тел. Тогда наука астрономия была тесно связано с астрологией. Четкое отделение одной области науки от другой пришлось на эпоху Возрождения.

В целом астрономия считается одной из древнейших наук, которая образовалась в связи с практическими потребностями человека. Например, расположение звезд играло огромную роль для земледелия. По ним определялось наступление холодов или прогнозировалось потепление. Еще одной причиной четкого отслеживания положения небесных светил в древности стало создание календаря. Существует доказательства, что даже в доисторическое время люди уже могли объяснить основные явления. Например, заход Солнца , Луны и некоторых других светил. А о периодичности лунных и солнечных затмений было известно еще со времен глубокой древности. В некоторых записях "далекой" эпохи, обнаруженных современными учеными, были найдены расчетные схемы, по котором вычислялось время восхода и захода наиболее крупных небесных объектов. Изучением астрономии активно занимались древние вавилоняне, египтяне, китайцы и индусы. В китайских летописях были обнаружены описания солнечного затмения, которое произошло 3 тысячи лет до н.э. Люди, жившие в те далекие эпохи, для своих расчетов применяли арифметику и геометрию, объясняя принципы движения светил. В последние века до начала нашей эры в областях Средиземноморья стали создавать примитивные  астрономические приборы для проведения реальных наблюдений за небосводом.

Больших успехов в астрономии достигли древние греки. Пифагор впервые определил форму Земли, как шарообразную. А Аристархом Самосским было заявлено о том, что Земля постоянно вращается вокруг одного светила - Солнца. Гиппарх за несколько веков до нашей эры создал первый каталог звезд. А в работах Птолемея было достаточно подробно описана геоцентрическая мировая система, которой пользовались не одно тысячелетие. Пик развития астрономии пришелся на средневековье. В 15 веке Угулбековым в области Самарканда была выстроена обсерватория, в которой имелись самые точные приборы того времени. В ней также был составлен новый каталог звезд после Гиппарха.

В 16 веке астрономия начала активно прогрессировать в европейских странах. Причиной тому послужило развитие торговли, при которой было необходимо передвигаться не только по суше, но и морю. В связи с этим люди стали вычислять более благоприятные погодные условия для путешествий и перевозки товара. В это время также произошло освобождение науки, которая долгое время находилась под влиянием религии. Это поспособствовало произведению западными учеными ряд новых и полезных открытий.

Зарождение современной астрономии произошло в связи с переходом с геоцентрической системы Птолемея на гелицентрическую систему Коперника. Сразу после того,  как у человека появилась реальная возможность исследовать небесные тела с помощью телескопа, который был изобретен Галилеем, последовала новая волна мировых открытий. Например, в 17 веке был открыт ньютоновский закон притяжения. А уже в 18-19 веках начался сбор важной информации о Солнечной системе и других небесных телах. Данный период поспособствовал определению астрономии, как самостоятельной области науки. С появлением телескопов с хорошей способностью увеличения было обнаружено, что Солнце является частью  системы, имеющей дискообразную форму. Также ученые того времени выяснили, что в этой системе также находятся и другие звезды. В начале прошлого столетия астрономами было установлена, что данная система представляет из себя лишь одну из миллионов систем аналогичного устройства - галактик. Обнаружение других галактик послужило определенным толчком для развития новой области астрономии - внегалактической астрономии. Изучение галактических спектров помогло Эвину Хабблу обнаружить еще одно интересное явление, называемое "разбеганием галактик". В последствие его удалось объяснить, применяя общий закон расширения Вселенной.

В прошлом веке астрономию стали условно разделять на наблюдательную и теоретическую. В задачи первой входит получение данных о космических объектах с помощью наблюдений и их дальнейшего анализа. Задача теоретической астрономии заключается в составлении астрономических моделей, что служит объяснением того или иного "поведения" космических тел. Обе эти части являются очень важными для современной науки и будущих открытий.

Научно-технический прорыв, состоявшийся в 20 веке, сильно повлиял на развитие астрономии. С появлением новых методов исследования космоса стала зарождаться новая ветвь - астрофизика. Новые возможности наблюдений, осуществляемых с телескопов с большими возможностями ( оптических и рентгеновских), а также задействование искусственных спутников и других космических аппаратов, привели к обнаружению новых космических тел, таких как: пульсары, радиогалактики и квазары. Также были разработаны новые теории, объясняющие возникновение и этапы развития звезд.

 

Одно из важных достижений астрофизики прошлого века -  релятивистская космология. Она подразумевает разработку теоретической части эволюции всей Вселенной.

Астрономические наблюдения

Основной астрономических наблюдений является действия, связанные с регистрацией и анализом видимого света и другого вида изучения. Такие наблюдения также могут подразделяться в зависимости от области расположения электромагнитного спектра, из которой планируется произведение замеров. Часть таких исследований можно производить и с поверхности Земли, но основную часть спектра наблюдают на значительной высоте или напрямую из космического пространства. Подробности о методах таких исследований будут описаны ниже.

Оптическая астрономия

Ее можно причислить к одной из форм исследования космического пространства, возникших в древности. В далекие времена все наблюдения подобного рода переносились на бумагу вручную. Но с конца 19 по 20 век часть аналогичных исследований стали  осуществляться методом фотографирования. Сегодня изображения нужных объектов ученые получают с помощью цифровых детекторов, в основном с детекторов, работа которых основывается на использование приборов с зарядовой связью. Несмотря на то, что видимый свет осуществляет охват в диапазоне 4000 Ǻ до 7000 Ǻ, другие усовершенствованные устройства способны исследовать ближний и ультрафиолетовый диапазон.

Инфракрасная астрономия

Данный вид исследований основывается на данных, полученных  путем "улавливания" инфракрасного излучения, исходящего от космических объектов. Известно, что инфракрасные лучи подвержены быстрому поглощению атмосферой. Поэтому аппаратуру, используемую при изучении космических объектов обычно устанавливают на большой высоте или отправляют в космос. Применение инфракрасного спектра при космических исследованиях эффективно при наблюдениях за "холодными" объектами, не способными на излучение видимого света. К виду таких тел можно отнести планеты и звездные диски, состоящие из газа и пыли. Инфракрасные лучи в отличии от лучей видимого света способны проникать через газопылевые облака, без чего исследование молодых звезд и ядер галактик не представлялось бы возможным. Излучение некоторых молекул лучше всего "улавливается" только в инфракрасном диапазоне, что предоставляет уникальную возможность получать данные о химическом составе дальних космических объектов.

Ультрафиолетовая астрономия

Наблюдения, в основе которых используется ультрафиолетовое излучение, осуществляются с помощью волновой длины от 100 до 3200 Ǻ . Свет, излучаемый этими волнами также быстро рассеивается в атмосфере, поэтому данный вид наблюдений обычно производится из областей космоса.

Ультрафиолетовую астрономию обычно применяют для исследования "горячих" звезд - О и В типа. Данный способ также хорошо подкохит для наблюдений за голубыми звездами, планетарными туманностями, остатками сверхновых и активными галактическими ядрами. Стоит учесть, что ультрафиолетовое излучение также может поглощаться межзвездными пылевыми частицами. Именно поэтому при анализе результатов, полученных этим видом излучения, подразумевается внесение некоторых коррективов.

Радиоастрономия

Исследования такого вида осуществляются с помощью волны, длина которой не превышает и миллиметра. Отличие радиоастрономии от иных способов исследования заключается в том, что получаемые радиоволны рассматриваются учеными, как волны, а не в качестве отдельных фотонов. Осуществляя наблюдения с помощью радиоволн возможно измерить не только волновую амплитуду, но и ее фазу.

Несмотря на то, что некоторые виды радиоволн, исходящих от космических тел, "улавливаются" в качестве теплового излучения, значительное количество радиоизлучения, принимаемое с Земли, относится к синхротронному излучению, возникающему при движении отрицательно заряженных частиц в магнитном поле.

С помощью радиодиапазонного наблюдения можно выявить множество новых космических объектов, например, таких, как сверхновые, активные галактические ядра, межзвездный газ и пульсары.

Рентгеновская астрономия

Она помогает осуществлять наблюдения за космическими телами посредствам рентгеновского излучения. Большая часть небесных объектов способна излучать рентгеновские лучи путем:

  • Синхротронного механизма
  • Теплового излучения, исходящего от тонких прослоек газовых образований, температура которых превышает показатель в 107 K
  • Теплового излучения, исходящего от крупногабаритных газовых тел, температура которых превышает показатель в 107 K

Ввиду того, что рентгеновскому излучению также свойственно поглощаться земной атмосферой, наблюдения данного вида проводятся напрямую из космоса. Главными источниками рентгеновского излучения считают: активные галактические ядра, пульсары, скопления, остатки сверхновых, эллиптические галактики и двойные звездные системы.

Гамма-астрономия

В основе этого метода исследования лежат наблюдения, производимые путем излучения самых коротких волн, исходящих от космических тел. Гамма-лучи способны "улавливаться" специализированной техникой, ориентированной на работу именно в этом диапазоне. К таким машинам можно отнести телескоп Комптона и Черенкова, а также и некоторые спутники. Работа данных устройств основывается на фиксировании световых вспышек , образующихся в результате поглощения гамма-лучей земной атмосферой. Причина таких явлений - процессы, которые можно объяснить эффектом Комптона и черенковского излучения.

Источники гамма-излучения - последствие гамма-всплесков. Минимальная продолжительность их "жизни" равна нескольким миллисекундам, а максимальная - тысячам миллисекунд. Впрочем, существует и такой вид гамма-излучения, способный сохранять свою активность напротяжении долгого времени. Обычно он исходит от пульсаров, гипотетических черных дыр, нейтронных звезд и активных галактических ядер.

Астрономия, не связанная с электромагнитными способами исследования

 

Не секрет, что с земной поверности также можно "улавливать" множество типов излучения.

Например, в нейтронной астрономии для обнаружения нейтрино применяют подземнымные объекты. Камиока 2/3, GALLEX и SAGE - самые популярные из них. Нейтрино обычно происходят в основном от сверхновых, но и также от Солнца. Современная техника способна "ловить" космические лучи, ввиду того, что следствием взаимодействия этих частиц с атмосферой Земли является произведение вторичных частиц. Ученые прогнозируют, что новые детекторы нейтрино получат возможность "улавливать" частицы, полученные при взаимодействии исходящего от звезд нейтрино с земной атмосферой.   

Одним из направлений "новой" астрономии, возможно, скоро станет гравитационно-волновая. При изучении небольших объектов космического пространства, ученые все сильнее стремятся задействовать детекторы гравитационных волн. На сегодняшний день уже построено несколько таких обсерваторий, объединяемых в один лазерный интерферометр LIGО. Но обнаружение гравитационных волн пока является одной из самых трудных задач ученых.

Главной задачей планетарной астрономии является не только наблюдение небесных объектов путем запуска в космос специальной техники. Данный вид науки также подразумевает доставку и изучение образцов, взятых с поверхности исследуемых объектов.

Астрометрия и небесная механика

Астрометрия причисляется к одному из самых древних подвидов астрономии. Ее главная задача - измерение и оценка положения космических тел. В далекие времена положение Луны, Солнца и других звезд играли важную роль при путешествиях. Получение более точных данных о положении планет также поспособствовало объяснению многих явлений, например, гравитационного возмущения. Уже древние ученые имели представление о прошлом положении видимых небесных тел, а также могли предсказывать их последующее движение. Данную отрасль в современном обиходе принято называть небесной механикой. Сегодняшнее наблюдение околоземных тел также помогает спрогнозировать многие события, в том числе и негативного характера. Например, если ученые обнаружат угрозу столкновения какого-либо объекта с Землей, при своевременном реагировании на катастрофу можно будет ее предотвратить.

Необходимость измерения параллаксов соседних светил заключается в произведении оценки расстояний в дальнем космосе. Эти измерения помогли вычислить новые свойства далеких звезд, на основе чего учеными было произведено их сравнение с близкими звездами. Получение данных о скорости лучей и самостоятельных движениях небесных тел помогли более углубленно изучить кинематику систем, принадлежащих к нашей галактике.  Результаты таких исследований также целесообразно применять при измерении распределения темной материи по галактической области.

 

В 90-х годах 20 века астрометрические методы, применяемые для измерений звездных колебаний, активно использовались также и для выявления крупногабаритных планет, находящихся вне области Солнечной системы.

Теоретическая астрономия

 

Сегодня теоретики используют разные методы изучения, основанные на численном проектировании и аналитических моделях. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы. Аналитическую модель применяют, как правило, для объяснения сути некоторых процессов. Численные модели помогают найти доказательства эффектов или явлений, которые невозможно наблюдать воочию.  

Зачада теоретиков в данной области является создание теоретических моделей, и в процессе реальных исследований искать их подтверждение или опровержение. Ученые также занимаются экспериментами, корректируя созданные ими модели, исходя из полученных данных. В некоторых случаях, когда та или иная модель по большинству параметров не соответствует действительности, ученые принимают решение отказаться от нее и приступить к построению новой.

Теоретическая астрономия изучает:

  • Общую теорию относительности
  • Крупномасштабную структуру Вселенной
  • Звездную динамику
  • Происхождение лучей, исходящих от космических объектов
  • Физическую космологию

Любительская астрономия

Астрономия является одной из немногих наук, где вклад непрофессионалов может играть огромную роль в ее развитии. Также стоит отметить, что любительские наблюдения проводятся гораздо чаще профессиональных. Простые наблюдатели хоть и не располагают необходимым количеством средств и возможностей для приобретения технических приборов нового поколения, но относятся к своему хобби достаточно серьезно. Некоторые из астрономов-любителей также занимаются проектированием и сборкой собственных аппаратов для наблюдения за космическими телами.

Одной самых популярных разновидностей любительской астрономии является астрофотография. Данный вид деятельности подразумевает получение снимков ночного неба. Многие непрофессионалы  специализируются на каком-либо одном виде таких наблюдения. Например, на отслеживании поведения определенной планеты, звезды или явления.

Основная часть любителей производит наблюдения в видимом спектре. И лишь небольшая часть непрофессионалов пытается производить исследования с использованием разных длин волн, устанавливая, к примеру, инфракрасные фильтры на обычные телескопы, или прибегает к работе на радиотелескопах. Один из известных астрономов-любителей- Карл Янский приступил к наблюдениям в радиодиапазоне еще в 30-х годах прошлого столетия. На сегодняшний день приобретение радиотелескопа является доступным практически всем.

Как было сказано выше, наблюдения астрономов-любителей играет не последнюю роль для данного вида науки. Некоторым из них даже удавалось обнаружить кометы, наблюдать покрытия звезд астероидами и увидеть переменных звезды. Новые возможности цифровой техники также позволяют людям, интересующимся астрономией,  делать очень интересные и ценные кадры объектов космического пространства. 


   
Поиск
Rambler's Top100