Главные астрономические открытия: со времен Галилея до наших дней

Выбираете учебник по астрономии? Будьте внимательны!

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.

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.

Читайте также:

• Бесплатные вебинары по астрономии

2. Открытие Урана

До начала XVIII века Уран отмечался как звезда, но телескопы совершенствовались, и в звезде увидели планету. Так границы известного людям мира еще больше раздвинулись.

Учителю физики:

• Астрономия для учителей физики. Часть 1

• Астрономия для учителей физики. Часть 2

• Астрономия для учителей физики. Часть 3

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)

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.

5. Мир галактик

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.

9. Экзопланеты

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