Астрономия для учителей: история наблюдения за небом с древних времен до наших дней

Выбираете учебник по астрономии? Будьте внимательны!

О предметном содержании астрономии и современных методах астрономических исследований рассказал Попов Сергей Борисович, астрофизик, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ, профессор РАН. Символ астрономии — звезды и телескоп. Сама по себе наука небольшая в сравнении с физикой или биологией, включающих огромное число поднаук. Но и в астрономии различаем астрометрию, небесную механику и астрофизику.

Астрометрия — измерение координат и времени, ее расцвет пришелся на XIX век, открыты пульсарная астрометрия, спутники.

Небесная механика изучает движение небесных тел, расцвет— XVIII–XIX вв, открыты теория относительности, хаос.

Астрофизика — это физика небесных тел, сейчас переживает расцвет, так как появились и появляются новые инструменты исследования Вселенной. Однако это не значит, что другие разделы астрономии остались в прошлом, напротив, получают новые стимулы благодаря новой технике. Астрометрия продвинулась от астролябии до наблюдений радиопульсаров, для небесной механики путь от уравнений Ньютона до использования теории относительности и теории хаоса в расчетах еще не предел, но именно астрофизика сейчас фактически синоним астрономии. Ее бурное развитие связано с возможностью строить все более крупные инструменты, и в ней важны как наблюдательная, таки и теоретическая составляющая. В ней эксперимент заменен на наблюдения. Наблюдения с Земли и из космоса поступают в радио- и рентген-диапазонах. Астрофизика использует математический аппарат, применяет численные методы. В нашей стране достаточно много сильных астрофизических групп ученых, они могут получать наблюдательное время на всех крупнейших телескопах мира.

Начиная с древности, техника наблюдений совершенствуется, обеспечивая астрономические открытия.

Сначала углы измеряли с помощью простейших приборов, и требовалось большое мастерство механиков. Первый телескоп — подзорная труба — фактически не был астрономическим. Так и шло: подстраивали существующие приборы для себя, делал это и Галилео Галилей.

Первые телескопы были линзовыми, — объективом является собирающая линза или система линз. Затем появились телескопы-рефлекторы, зеркальные телескопы Объектив — вогнутое зеркало (конец XVII в.) Пока проблема зеркал не была решена, они не были конкурентны рефракторным, но впоследствии вытеснили их.

Идея телескопа: чем больше света собирает телескоп, тем более слабые объекты мы видим. Цель — увидеть то, что не видимо невооруженным глазом. Даже самый маленький телескоп в 100 раз сильнее глаза. Телескоп позволяет увидеть более мелкие объекты и рассмотреть детали. Самый большой из построенных в XIX веке телескоп-рефрактор имеет диаметр 1 метр. Самый большой телескоп-рефлектор — 182 см. (1845 г.)

В XX веке рефлекторы окончательно победили. Современные оптические телескопы — ВТА 6 метров и Gemini 8 метров. Они стоят в удалении от больших городов, в местах, где много ясных ночей. Самые большие цельные зеркала по 8,5 метров, но теперь пришло время зеркал-сегментов, общий диаметр строящихся телескопов до 40 м.  В них много разных оптических систем, реальные схемы очень сложные. Но мало поставить телескоп, его надо насытить приборами, которые дадут возможность что-то делать с данными. Стоимость приборов может превосходить стоимость телескопа во много раз.

Распространяются телескопы — роботы, куда человек приезжает в случае поломки. Телескоп сам наблюдает и отсылает данные.

Что посмотреть:

• Астрономия для учителей физики. Часть 1

• Астрономия для учителей физики. Часть 2

• Астрономия для учителей физики. Часть 3
  

  ---

Вследствие развития инструментов наблюдений в XX в. возникла всеволновая астрономия, ее обеспечивают радиотелескопы с большими поворотными и неповоротными антеннами. Развивает оптику и радио будущих систем. Реализуется проект «Радиоастрон» — работает в космосе вместе с земными телескопами и дает рекордное угловое разрешение.

Появляются возможности ловить и использовать все, что прилетает из космоса, не только волны. Например, космические лучи. Они богаты энергией, так как связаны с остатками сверхновых, и для их улавливания строят детекторы (Аргентина).

Очень интересны нейтрино. Хотя их очень трудно поймать, информацию о процессах на Солнце мы получаем от них. Нейтринные телескопы построены во льдах Антарктиды.

Далее. Гравитационные волны. Возникают при слиянии нейтронных звезд и черных дыр. Они были предсказаны общей теорией относительности, а теперь построены детекторы гравитационных волн, очень сложное и громоздкое устройство, однако первый сигнал из космоса сигнал о слиянии черных дыр уже получен.

Учебник Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута является единственным в России учебником астрономии, рекомендованным Министерством образования и науки РФ и включенным в Федеральный перечень (Приказ № 253 от 31.03.2014 г.). К учебнику прилагается рабочая программа.

Без сомнения, сегодня астрономия на пике научного интереса, она интегрирует разных специалистов и нуждается в молодых исследователях. Популярная астрономия на сайте Постнаука, а самая серьезная на английском языке на сайте библиотеки Корнеллского университета. Профессиональный учебник — «Общая астрофизика» Засова и Кононовича.

Но главное — смотрите на звезды!

Людмила Кожурина