§ 4. Астрономія як природнича наука

Астрономія — наука про Всесвіт, що вивчає розміщення, рух, будову, походження і розвиток небесних тіл і створених ними систем.

В астрономії розв’язують три основні задачі, які потребують послідовного підходу:

1. Вивчення видимих, а потім і дійсних положень небесних тіл та їх руху в просторі, визначення їхніх розмірів і форми.
2. Вивчення будови небесних тіл, дослідження хімічного складу і фізичних властивостей (густини, температури тощо) речовин, з яких вони складаються.
3. Розв’язання проблеми походження і розвитку окремих тіл та їхніх систем.

Ян Матейко. «Астроном Коперник, або Розмова з Богом» (1872)

Перша задача розв’язується шляхом тривалих спостережень, розпочатих ще у глибокій давнині, а також на основі законів механіки, відомих уже давно і фактично виведених з астрономічних спостережень. Розв’язання питань другої задачі стало можливе з розвитком космічної техніки. Третя задача найскладніша, оскільки матеріалу для її розв’язання ще недостатньо і знання в цій галузі астрономії обмежуються лише загальними міркуваннями і низкою більш-менш правдоподібних гіпотез.

Астрономія - одна з найстаріших наук, яка виникла з практичних потреб людства. За розташуванням зір і сузір’їв первісні люди, які займались землеробством, визначали настання пір року. Кочові племена орієнтувалися за Сонцем і зорями. Необхідність у літочисленні привела до створення календаря.

Великого розвитку досягла астрономія у Стародавній Греції. У творі Птолемея (127-151) «Альмагест» (II ст. н. е.) викладено так звану геоцентричну систему світу, яка була загальноприйнятою протягом майже півтори тисячі років. У Середньовіччі астрономія досягла значного розвитку у країнах Сходу. У XV ст. Улугбек (1394-1449) спорудив поблизу Самарканда обсерваторію, де використовували точні на той час інструменти. Також було складено перший після Гіппарха каталог зір. Із XVI ст. починається розвиток астрономії в Європі. Нові вимоги висувались у зв’язку з розвитком торгівлі та мореплавства і зародженням промисловості, сприяли звільненню науки від впливу релігії і привели до ряду великих відкриттів.

ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ, ЩО...

Немалий внесок у розвиток науки, зокрема астрономії, зробили жінки.

Кароліна Гершель

• Кароліна Гершель (1750-1848). У 32 роки, запалившись пристрастю брата (відомого на той час у Німеччині астронома Вільяма Гершеля) до астрономії, вирішує стати його головним асистентом. Кароліна вивчила основи математики і потім самостійно обробляла братові спостереження. У 1786 р. першою серед жінок відкрила нову комету. Завершила в 1828 р. підготовку до друку каталогів відкритих туманностей і зоряних скупчень (понад 2500 об'єктів). Самостійно проводила астрономічні спостереження. Відкрила 8 комет і 14 туманностей. Виконала надзвичайно об’ємну роботу зі складання покажчика зі списком помилок для зоряного каталога Джона Флемстіда і склала новий додатковий каталог, у який включила ще 561 зорю.

Народження сучасної астрономії пов’язують з упровадженням геліоцентричної системи Міколая Коперника, з початком досліджень небесних тіл за допомогою телескопа Галілео Галілея і відкриттям закону всесвітнього тяжіння, яке зробив Ісаак Ньютон. Поява великих телескопів і здійснення систематичних спостережень привели до відкриття, що Сонце входить до складу величезної дископодібної системи, яка складається з багатьох мільярдів зірок - галактик. На початку XX ст. астрономи виявили, що ця система є однією з мільйонів подібних їй галактик. Відкриття інших галактик стало поштовхом для розвитку позагалактичної астрономії. Дослідження спектрів галактик дало змогу Едвіну Хабблу (1889-1953) в 1929 р. виявити явище «розбігання галактик», що згодом було пояснено як складова загального розширення Всесвіту.

У XX ст. астрономія поділилася на спостережувальну і теоретичну. Перша зосереджувалася на спостереженнях небесних тіл, які потім аналізували за допомогою основних законів фізики. Теоретична астрономія орієнтувалася на розробку моделей (аналітичних чи комп’ютерних) для опису астрономічних об’єктів і явищ.

Створення оптичних і радіотелескопів з високою роздільною здатністю, застосування ракет і штучних супутників Землі для позаатмосферних астрономічних спостережень привели до відкриття нових видів космічних тіл: радіогалактик, квазарів, пульсарів, джерел рентгенівського випромінювання. Було розроблено основи теорії еволюції зір і космогонії Сонячної системи. Найбільшим досягненням астрофізики стала релятивістська космологія — теорія еволюції Всесвіту в цілому.

До середини XX ст. спостереження були єдиним джерелом знань. Однак перший штучний супутник Землі (1957 р.) відкрив нову еру космічних досліджень, що дало змогу використовувати більш активні методи астрономічних досліджень і розвинути нові напрями в астрономії: інфрачервона астрономія, ультрафіолетова астрономія, радіоастрономія, рентгенівська астрономія, гамма-астрономія, нейтринна астрономія, планетарна астрономія, позагалактична астрономія.

ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ, ЩО...

К.І. Чурюмов

• Великий внесок у розвиток астрономії зробив видатний український астроном і дослідник комет, член-кореспондент НАН України Клим Іванович Чурюмов (1937-2016). Учений зробив безліч відкриттів, більшість з яких пов’язані з вивченням небесних тіл. Досліджував полярні сяйва, земні струми та йоносферу. Працював на заводі «Арсенал» у Києві, де брав участь у розробці астронавігаційної апаратури для космічних ракет та її випробуванні. Спостерігав за кометами в Україні та в астрономічних експедиціях у високогірних районах Середньої Азії, Кавказу, Сибіру, на Чукотці й Камчатці.

• У 1969 р. разом з аспіранткою Світланою Герасименко під час спостереження за кометою Комас Сола, учені помітили ще одну комету, яка отримала назву «Комета Чурюмова-Герасименко».

• За ініціативи Клима Чурюмова Міжнародний астрономічний союз назвав національними іменами-символами малі планети: «2427 Кобзар» - на честь Тараса Шевченка, «2428 Каменяр» - на честь Івана Франка, «2431 Сковорода» - на честь українського філософа XVIII ст. Григорія Сковороди, «4868 Кнушевія» - на честь Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО