Астрономия

Со всех сторон нашу Землю окружает необъятный мир небесных тел. Его называют Вселенной или космосом. Лишь некоторые из небесных тел, как, например, Солнце, Луна, 5 планет и наиболее яркие звезды, можно наблюдать невооруженным глазом. Но во Вселенной бесчисленное множество тел, которые не видны даже в самые мощные телескопы; о них мы судим на основании тех или иных теорий. Все эти тела изучает астрономия. Таким образом, астрономия - наука о строении и развитии космических тел, их систем и Вселенной вообще. Само слово "астрономия" происходит от двух греческих слов: "астрон" означает "светило", "номос" - закон.

Методы астрономических исследований крайне разнообразны. Одни из них применяются при определении положения космических тел на небесной сфере, другие - при изучении их движения, третьи - при исследованиях физических характеристик космических тел и т. д. Различными методами и, соответственно, разными инструментами ведутся наблюдения Солнца, туманностей, планет, метеоров, искусственных спутников Земли. В соответствии с этим астрономия подразделяется на ряд разделов.

Измерением небесных координат звезд, планет и других объектов занимается астрометрия. Небесная механика изучает законы движения небесных тел под действием сил всемирного тяготения. Астрофизика исследует физическое строение, химический состав небесных тел с помощью спектральных исследований, фотометрии и других физических методов. В зависимости от изучаемых объектов в астрономии различают гелиофизику, планетную, кометную, звездную, внегалактическую астрономию (см. Планеты, Кометы, Звездная астрономия, Внегалактическая астрономия). В зависимости от диапазона излучения, в котором ведутся исследования, выделяют радиоастрономию, инфракрасную, оптическую, ультрафиолетовую, рентгеновскую астрономию и гамма-астрономию. Происхождение небесных объектов и их систем изучает космогония, а общими закономерностями Вселенной занимается космология. При астрономических исследованиях широко используются методы физики, химии, математики и других смежных наук. В свою очередь, астрономия обогащает их результатами исследований вещества при таких физических условиях (температура, давление, магнитное поле), которые невозможно воссоздать в земных лабораториях.

Первые шаги. Картина художника А. Соколова

Астрономия зародилась в глубокой древности в связи с потребностью измерять время и предсказывать смену времен года, с которыми были связаны сельскохозяйственные работы, а также для ориентировки при путешествиях в пустыне и на море.

В незапамятные времена среди "неподвижных" звезд, не меняющих взаимных положений на небе и расположенных в постоянных созвездиях, были найдены семь светил, движущихся сложным образом по созвездиям, оставаясь в пределах узкой зоны, опоясывающей звездное небо. Этими светилами были Солнце, Луна и пять планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Греческие ученые более 2 тыс. лет назад придумали геометрическую схему, представлявшую видимые движения планет вокруг Земли, шарообразность которой уже была известна; считалось, что Земля покоится в центре Вселенной. Эта геоцентрическая теория продержалась до XVI в., когда польский астроном Н. Коперник обосновал гелиоцентрическую теорию (см. Системы мира). Итальянский ученый Г. Галилей в начале XVII в. произвел первые телескопические наблюдения небесных светил и открыл фазы Венеры, 4 спутника Юпитера и много слабых звезд, не видимых невооруженным глазом. Немецкий астроном И. Кеплер в то же время вывел 3 закона движения планет вокруг Солнца (см. Кеплера законы), а английский ученый И. Ньютон в конце XVII в. доказал, что эти законы являются следствием открытого им закона всемирного тяготения (см. Гравитация).

В 1718 г. английский астроном Э. Галлей обнаружил собственные движения звезд. К тому времени уже стало ясно, что звезды - это чрезвычайно далекие, горячие тела, подобные Солнцу, и поэтому встал вопрос о возможном движении Солнца в пространстве, которое и было обнаружено английским астрономом В. Гершелем в 1783 г. Впоследствии была определена и скорость этого движения, которая по отношению к ближайшим звездам оказалась равной 20 км/с.

Многочисленные попытки определения расстояний до звезд долго оставались безуспешными, и лишь в первой половине XIX в. были впервые измерены расстояния до ближайших из них. Ближе всего оказалась яркая звезда альфа Центавра. Но и она в 270 000 раз дальше Солнца, и свет от нее идет до нас 4,3 года; большинство же звезд еще во много тысяч раз дальше. Исследование двойных звезд позволило определить их массы.

В начале XX в. окончательно было установлено, что Вселенная имеет островное строение: миллиарды звезд образуют отдельные системы, изолированные одна от другой. Та система, в состав которой входит Солнце, находясь довольно далеко от ее центра, представляется нам в виде бледной полосы Млечного Пути и называется Галактикой. За пределами Галактики находится множество других аналогичных систем - галактик.

Состав Солнечной системы тоже значительно пополнился. В 1781 г. Гершель открыл планету Уран, в 2 раза более далекую от Солнца, чем Сатурн. В 1846 г. в результате теоретических расчетов была открыта еще более удаленная планета - Нептун, а в 1930 г. была обнаружена наиболее далекая планета - Плутон. У многих планет имеются спутники (см. Спутники планет). В 1801 г. была открыта первая малая планета. Сейчас их известно около 3000.

В середине XIX в. были разработаны методы спектрального анализа (см. Электромагнитное излучение небесных тел; Астрофизика), позволившие изучать химический состав, физическое строение звезд и их движения по лучу зрения. В это же время методы наблюдений пополнились фотографией. XX в. ознаменовался многими выдающимися открытиями в значительной степени благодаря созданию мощных телескопов. В середине XX в. стремительно развивается радиоастрономия, расширившая диапазон исследуемого астрономами излучения небесных объектов и позволившая таким образом открыть ряд новых космических объектов: пульсары, квазары.

С запуском в 1957 г. в Советском Союзе первых искусственных спутников Земли стало возможным наблюдать космические объекты не с поверхности Земли через неспокойную и малопрозрачную атмосферу, а из космического пространства. Этим занимается новый раздел астрономии - внеатмосферная астрономия. Запускаемые к планетам зонды позволяют получать сведения о строении их поверхности, атмосфере и физических условиях на них. Луна исследуется не только автоматическими аппаратами, луноходами, но и космонавтами, побывавшими на ее поверхности.