Логотип Инфоурока

Получите 30₽ за публикацию своей разработки в библиотеке «Инфоурок»

Добавить материал

и получить бесплатное свидетельство о размещении материала на сайте infourok.ru

Инфоурок Астрономия КонспектыЛекция. Что изучает астрономия

Лекция. Что изучает астрономия

Скачать материал
Скачать тест к этому уроку
библиотека
материалов

Дисциплина «Астрономия»

Специальность 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

курс III группа: 1с1, 2с1, 3с1, 4с1

Преподаватель: Жданова Наталия Владимировна

ЛЕКЦИЯ 1. Что изучает астрономия. Наблюдения- основа астрономии. (2 часа)

План лекции:

  1. Что изучает астрономия.

  2. Ее связь с другими науками.

Предмет астрономии

Название астрономия заимствовано из греческого языка (astron — звезда, nomos — закон), то есть это наука, изучающая законы звезд. Сейчас известно, что во Вселенной кроме звезд (рис. 1.1) существует много других космических тел и их комплексов — планет, астероидов, комет, галактик, туманностей. Поэтому астрономы изучают все объекты, находящиеся за пределами Земли, и их взаимодействие между собой. Слово космос в переводе с греческого означает порядок, в отличие от хаоса, где царит беспорядок. То есть древнегреческие ученые понимали, что во Вселенной действуют законы, поэтому на небе существует определенный порядок. В наше время под словом космос мы представляем себе Вселенную. В современной астрономии используются различные методы исследования Вселенной. Астрономы не только собирают информацию о далеких мирах, изучая излучение, поступающее из космоса на поверхность Земли, но и проводят эксперименты в ближнем и дальнем космическом пространстве.

Краткая история астрономии

Издавна небо поражало воображение людей своей загадочностью, но много веков оставалось для них недоступным и потому священным. Фантазия людей населила небо богами, управляющими миром и решающими судьбу каждого человека. Ночью призрачное сияние звезд завораживало людей, поэтому древние астрономы объединили отдельные звезды в фигуры людей и животных — так появились названия созвездий. Затем были замечены светила, движущиеся среди звезд, — их назвали планетами (с греч. — блуждающая).

Первые попытки объяснить таинственные небесные явления были предприняты в Древнем Египте более 4000 лет назад и в Древней Греции еще до начала нашей эры. Египетские жрецы составили первые карты звездного неба, дали названия планетам.

Великий древнегреческий философ и математик Пифагор в VI в. до н. э. выдвинул идею, что Земля имеет форму шара и «висит» в пространстве, ни на что, не опираясь. Астроном Гиппарх во II в. до н. э. определил расстояние от Земли до Луны и открыл явление прецессии оси обращения Земли.

Древнегреческий философ Клавдий Птолемей во II в. н. э. создал геоцентрическую систему мира, в которой Земля находится в центре. Землю в пространстве окружают 8 сфер, на которых расположены Луна, Солнце и пять известных в то время планет: Меркурий, Венеpa, Марс, Юпитер и Сатурн.

На 8-й сфере находятся звезды, которые соединены между собой и обращаются вокруг Земли как единое целое. В XVI в. польский астроном Николай Коперник предложил гелиоцентрическую систему мира, в которой в центре находится Солнце, а планета Земля и другие планеты обращаются вокруг него по круговым орбитам.

Гениальность открытия Коперником гелиоцентрической системы мира состояла в том, что он, разрушив границу между небом и Землей, выдвинул гипотезу, что во Вселенной действуют одни и те же законы, справедливые как на Земле, так и в космосе.

В 1609 г. итальянский физик Галилео Галилей впервые применил телескоп для наблюдения за небесными светилами, открыл спутники Юпитера и увидел звезды Млечного Пути.

XVIII в. в истории астрономии связан с именем английского ученого Исаака Ньютона, который открыл закон всемирного тяготения. Заслуга Ньютона заключается в том, что он доказал универсальность силы гравитации, то есть та же сила, которая действует на яблоко во время его падения на Землю, притягивает также Луну, обращающуюся вокруг Земли. Сила притяжения управляет движением звезд и галактик, а также влияет на эволюцию всей Вселенной.

В XIX в. начался новый этап в изучении космоса, когда немецкий физик Йозеф Фраунгофер в 1814 г. открыл линии поглощения в спектре Солнца — фраунгоферовы линии, затем линии поглощения были обнаружены в спектрах других звезд. С помощью спектров астрономы определяют химический состав, температуру и даже скорость движения космических тел.

В XX в. создание выдающимся немецким физиком Альбертом Эйнштейном общей теории относительности помогло астрономам понять странное красное смещение линий поглощения в спектрах далеких галактик, которое было открыто американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 г. Хаббл доказал, что галактики разлетаются, и позже ученые создали теорию эволюции Вселенной от ее зарождения до современности. Это послужило толчком к созданию новой науки — космологии.

4 октября 1957 г. началась эра космонавтики. В этот день в Советском Союзе был запущен в космос первый в мире искусственный спутник Земли, в создании которого принимали участие и украинские ученые. Сегодня в космосе летают сотни автоматических станций, которые исследуют не только околоземное пространство, но и другие планеты Солнечной системы.

Наш космический адрес

Мы живем на Земле — одной из планет Солнечной системы. Эти планеты движутся по своим орбитам вокруг Солнца. Большинство планет (кроме Венеры и Меркурия) имеют спутники, которые обращаются вокруг своей планеты. В Солнечную систему кроме Солнца и планет со спутниками входят также сотни тысяч астероидов, или малых планет, миллионы кометных ядер и метеорное вещество. Относительно Солнца планеты располагаются в следующем порядке: ближайшая — Меркурий, за ним — Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Относительные размеры Солнца и планет Солнечной системы. Средний радиус Земли 6370 км.

Количественный состав Солнечной системы:

  • Солнце (звезда) - 1

  • Планеты - 8

  • Планеты-карлики - 3

  • Спутники планет свыше - 150

  • Астероиды свыше - 500000

  • Кометы свыше – 1000000

  • Метеорное вещество

За Нептуном вокруг Солнца обращаются еще тысячи малых планет, которые почти не освещаются его лучами.

Расстояния в космическом пространстве настолько велики, что измерять их в обычных для нас километрах неудобно, поэтому астрономы выбрали единицами измерения астрономическую единицу и световой год.

Вне Солнечной системы, на расстоянии более чем 100000 а. е., начинается зона притяжения других звезд. Невооруженным глазом на небе можно увидеть около 6000 звезд, которые образуют 88 созвездий. На самом деле звезд намного больше, но от далеких светил поступает так мало света, что их можно наблюдать только в телескоп. Большие скопления звезд, удерживающиеся силой тяжести, называют галактиками. Во Вселенной находятся миллиарды галактик, среди них есть и наша Галактика (пишется с большой буквы), которую называют Чумацкий Шлях или Млечный Путь. На ночном небе мы видим ее как серебристую полосу. Наша Галактика (с греч. — Млечный Путь) — это огромная система, в которой обращаются вокруг центра 400 млрд звезд. Горячие звезды расположены в виде диска со спиральными рукавами.

Из других галактик, видимых невооруженным глазом, выделяется Туманность Андромеды. Эта звездная система по размерам и форме подобна нашей Галактике, и свет от нее долетает до Земли за 2,3 млн лет, то есть расстояние до нее — 2,3 млн св. лет. Галактики расположены в скоплениях и формируют ячеистую структуру Вселенной. Наиболее удаленные космические объекты, которые еще можно увидеть в современные телескопы, — квазары. Они находятся на расстоянии 10 млрд св. лет от Земли.

Астрономическая единица (а. е.) — среднее расстояние от Земли до Солнца.

1 а.е. ≈ 150х106км

Световой год — расстояние, которое преодолевает свет за 1 год, двигаясь со скоростью 300000 км/с.

1 св. год ≈ 1013км

Другие галактики — звездные системы, состоящие из миллиардов звезд, обращающихся вокруг общего центра

Если в будущем земляне захотят обмениваться информацией с другими мирами, то наш космический адрес можно записать так: планета Земля, Солнечная система, Галактика, Вселенная.

Для любознательных

Во Вселенной зарегистрировано около 10 млрд галактик. Если в каждой галактике насчитывается в среднем 1011 звезд, то общее количество звезд во Вселенной достигает фантастической цифры 1021. Это астрономическое число с 21 нулем представить себе трудно, поэтому можно посоветовать следующее сравнение. Если разделить все звезды во Вселенной на количество людей на Земле, то каждый из нас был бы обладателем одной галактики, то есть примерно 200 млрд звезд.

Основные разделы астрономии

Современная астрономия — чрезвычайно разветвленная наука, развитие которой напрямую связано с научно-техническим прогрессом человечества. Астрономия делится на отдельные направления, в которых используются присущие только им методы и средства исследования.

Космология — раздел астрономии, изучающий строение и эволюцию Вселенной как единого целого. Возможно, в будущем космология объединит все естественные науки: физику, математику, химию, биологию, философию — для того чтобы дать ответ на основные проблемы нашего бытия:

  • Как возник мир, в котором мы живем, и почему он является таким, каким мы его сейчас наблюдаем?

  • Как возникла жизнь на Земле и существует ли жизнь во Вселенной?

  • Что ожидает нашу Вселенную в будущем?



Астрометрия — раздел астрономии, изучающий положение и движение небесных тел и их систем

Небесная механика — раздел астрономии, изучающий законы движения небесных тел

Астрофизика — раздел астрономии, изучающий природу космических тел: их строение, химический состав, физические свойства

Космология изучает строение и эволюцию Вселенной как единого целого

Для любознательных

Иногда астрономию отождествляют с астрологией, так как их названия похожи. На самом деле между астрономией и астрологией есть существенное отличие: астрономия — это наука, которая изучает происхождение и эволюцию космических тел, а астрология не имеет ничего общего с наукой, поскольку предполагает, что с помощью звезд можно предсказать будущее. Астрологи рисуют различные схемы расположения звезд и планет, составляют гороскопы (с греч. — заглянуть в будущее), при помощи которых предсказывают судьбу человека.

Выводы

Астрономия — это наука, изучающая различные космические тела и их системы, а также процессы, происходящие при взаимодействии этих тел между собой. В течение последнего тысячелетия представления людей о Вселенной существенно изменились — от геоцентрической системы мира Птолемея с хрустальными сферами вокруг Земли к современной величественной картине безграничного космоса. Астрономия тесно связана с другими естественными науками — физикой, химией, математикой, биологией, философией, потому что на Земле и в космосе действуют одни и те же законы природы. В нашей Вселенной нет ничего вечного — образуются и взрываются звезды и планеты, рождаются и гибнут цивилизации... Вечным остается только один вопрос: «Почему существует Вселенная и почему в этом странном мире живем мы?»

Тесты

  1. Какое тело находится в центре геоцентрической системы мира?

А. Солнце.
Б. Юпитер.
В. Сатурн.
Г. Земля.
Д. Венера.

  1. Какую планету открыл Коперник?

А. Марс.
Б. Сатурн.
В. Уран.
Г. Землю.
Д. Юпитер.

  1. Что измеряется световыми годами?

А. Время.
Б. Расстояние до планет.
В. Период обращения.
Г. Расстояние до звезд.
Д. Расстояние до Земли.

  1. Как переводится с греческого языка слово планета?

А. Волосатая звезда.
Б. Хвостатая звезда.
В. Блуждающая звезда.
Г. Туманность.
Д. Холодное тело.

  1. Какую структуру имеет наша Галактика?

А. Эллиптическую.
Б. Спиральную.
В. Неправильную.
Г. Шаровидную.
Д. Цилиндрическую.

  1. Какая разница между геоцентрической и гелиоцентрической системами мира?

  2. В какой последовательности относительно Солнца расположены планеты Солнечной системы?

  3. Могут ли существовать тела за пределами орбиты Нептуна?

  4. Что измеряется астрономическими единицами?

  5. Рассчитайте величину (до третьего знака) 1 св. года в километрах.

  6. Вычислите, за какое время свет долетает от Солнца до Земли; Нептуна; границ Солнечной системы. Скорость света считайте равной 300000 км/с.

Диспуты на предложенные темы

  1. Что такое астрология? По вашему мнению, можно ли считать астрологию наукой?

Задания для наблюдений

  1. Самостоятельно найдите на небе яркие звезды, которые обозначены на карте звездного неба. Зарисуйте яркие звезды, расположенные у вас над головой. Сравните ваши рисунки с картой звездного неба. К каким созвездиям относятся эти звезды?

  2. Найдите среди ярких звезд такую, которая не обозначена на звездной карте. Это может быть какая-то планета или, возможно, вы открыли новую звезду!

Ключевые понятия и термины:

Астрономическая единица, астрофизика, Галактика, гелиоцентрическая система мира, геоцентрическая система мира, звезда, небесная механика, планета, световой год.

Наблюдение – основа астрономии


Наблюдения – основной источник информации о небесных телах, процессах и явлениях, происходящих во Вселенной. Для проведения наблюдений во многих странах созданы специальные научно-исследовательские учреждения – астрономические обсерватории. У нас их несколько десятков: Главная астрономическая обсерватория Российской Академии наук – Пулковская (в Санкт-Петербурге) (см. рис. выше), Специальная астрофизическая обсерватория (на Северном Кавказе) (см. рис.), Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга (в Москве) и др.


Современные обсерватории оснащены крупными оптическими телескопами, представляющими собой очень большие, сложные и в значительной степени автоматизированные инструменты.

Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела, и собирает во много раз больше света, приходящего от небесного светила, чем глаз наблюдателя. Благодаря этому в телескоп можно рассматривать невидимые невооруженным глазом детали поверхности ближайших к Земле небесных тел и увидеть множество слабых звезд.

В астрономии расстояние между объектами на небе измеряют углом, образованным лучами, идущими из точки наблюдения к объектам. Такое расстояние называется угловым, и выражается оно в градусах и долях градуса. Невооруженным глазом две звезды видны раздельно, если они отстоят на небе друг от друга на угловом расстоянии не менее 1–2'. В крупные телескопы удается наблюдать раздельно звезды, угловое расстояние между которыми составляет сотые или даже тысячные доли секунды (под углом 1'' «видна» спичечная коробка примерно с расстояния 10 км).

Существует несколько типов оптических телескопов. В телескопах-рефракторах, где используется преломление света, лучи от небесных светил собирает линза (или система линз). В телескопах-рефлекторах – вогнутое зеркало, способное фокусировать отраженные лучи. В зеркально-линзовых телескопах (кадиоптриках) – комбинация зеркал и линз (см. рис.).

hello_html_m23d2c303.jpg

Нa веpшине чилийскoй горы Серро Армазонес (3060 м.), планирyют разместить в 2024 году мощнейший телескоп в мире, диаметр зеркала которого будет равен 39,3 метра (см. рис.). Зеркало, которое будет собрано из 798 отдельныx сегментов, позволит прибору собирать в 15 раз больше света, чем все на сегодня действующие аппараты мира подобного типа. Современные технологии, применяемые при реализации проекта, позволят также детализировать снимки и увидеть ранее недосягаемые участки Космоса. В 2015 году произошла торжественная закладка камня, где будет работать обсерватория. Для этого специально взорвали вершину скалы, чтобы выровнять площадку под строительство.

С помощью телескопов производятся не только визуальные и фотографические наблюдения, но преимущественно высокоточные фотоэлектрические и спектральные наблюдения. Телескопы, приспособленные для фотографирования небесных объектов, называются астрографами. Фотографические наблюдения имеют ряд преимуществ перед визуальными. К основным преимуществам относятся: документальность – способность фиксировать происходящие явления и процессы и долгое время сохранять полученную информацию; моментальность – способность регистрировать кратковременные явления, происходящие в данный момент; панорамность – способность запечатлевать на фотопластинке одновременно несколько объектов и их взаимное расположение; интегральность – способность накапливать свет от слабых источников; детальность получаемого изображения.

Сведения о температуре, химическом составе, магнитных полях небесных тел, а также об их движении получают из спектральных наблюдений. Спектральный анализ, основы которого вы будете изучать в курсе физики, имеет исключительно важное значение для астрономии.

Кроме света, небесные тела излучают электромагнитные волны большей длины волны, чем свет (инфракрасное излучение, радиоволны), или меньшей (ультрафиолетовое, рентгеновское излучения и гамма-лучи).

Многие открытия при изучении Солнечной системы, нашей и других галактик связаны с радиотелескопами, предназначенными для исследования небесных тел в радиодиапазоне. Один из крупнейших радиотелескопов – «РАТАН-600» – установлен в Специальной астрофизической обсерватории. Его антенна состоит из подвижных элементов (щитов), расположенных по окружности диаметром 600 м. Там же находится и 6-метровый телескоп-рефлектор.

В провинции Гyйчжоу нa юге Китая в 2016 году пустили в эксплуатацию самый большой радиотелескоп заполненной апертуры, диаметр которого 500 метров (см. рис.). Подобный аппарат поможет разрешить многие научные задачи, наблюдать за черными дырами, исследовать ранние периоды эволюции Вселенной. Ряд конструктивных особенностей позволит расширить обзор, а информацию получают и передают 9 радиоприемников.

В Пyэpтo-Рико на относительно небольшой высоте в 497 метров работает рефлектор и радиотелескоп с диаметром зеркала в 304,8 метра (см. рис.). Официально он начал свою работу в 1963 году, а с начала 90-x, его используют в поиске внеземных цивилизаций.

Радиотелескопы легко объединить в сеть. Это могут быть телескопы, расположенные в разных частях Земли или в непосредственной близости. Совместная их работа позволяет получить интерферометры с базой в несколько тысяч километров или эквивалент зеркала диаметром в многие сотни метров. С помощью таких телескопов можно получить разрешение, сравнимое с тем, которое дают оптические телескопы, или даже лучше.

К 2020 году планируется ввести в строй радиоинтерферометр SKA, который станет в 50 раз более мощным астрономическим инструментом, чем крупнейшие радиотелескопы Земли. Своими антеннами SKA должен покрыть площадь примерно в 1 квадратный километр, что обеспечит ему беспрецедентную чувствительность.

Значительная часть невидимого излучения небесных тел поглощается земной атмосферой и не доходит до поверхности Земли. Поэтому наземные наблюдения приходится дополнять внеатмосферными, которые стали возможны благодаря успешным запускам искусственных спутников Земли, автоматических межпланетных станций и орбитальных научных станций. Бортовые астрономические приборы способны исследовать небесные тела во всех диапазонах длин волн. Важные научные результаты получены с помощью отечественных и зарубежных орбитальных обсерваторий – «Радиоастрон», «Гранат», «Космический телескоп им. Хаббла» и др. Таким образом, астрономия из оптической превратилась во всеволновую.

Астрономические наблюдения и сейчас используются для решения важных проблем народного хозяйства. К их числу относятся: измерение времени, составление точных географических карт, выполнение разнообразных геодезических работ, ориентировка по небесным светилам на море, в воздухе и в космическом пространстве.

Однако этим далеко не исчерпывается в настоящее время значение астрономии. Изучение Луны и планет Солнечной системы позволяет лучше узнать нашу Землю. В сферу деятельности людей уже включаются околоземное космическое пространство и ближайшие к Земле небесные тела. В будущем освоение космоса позволит расширить среду обитания людей, что, в частности, может облегчить решение экологических проблем.

Новые требования к астрономии предъявляет космонавтика. Нужно уметь с большой точностью определять расстояния до небесных тел Солнечной системы, выбирать подходящее для межпланетных перелетов время, знать расположение наиболее опасных участков орбит космических ракет, уметь выбирать оптимальные траектории искусственных небесных тел. Таким образом, астрономия является наукой, необходимой людям. Более подробно и глубоко многие вопросы астрономии придется изучать тем из вас, кто станет специализироваться в области астрономии, геодезии и картографии, посвятит себя мореплаванию, авиации, охране природы, космическим исследованиям. А общее представление о строении и эволюции Вселенной сейчас должен иметь каждый человек.



Список литературы:

  1. Астрономия. Базовый уровень. 11 класс: учебник / Б. А. Воронцов-Вельяминов, Е. К. Страут. – 5-е изд., пересмотр. – М.: Дрофа, 2018.

  2. Астрономия. 11 класс. Методическое пособие к учебнику Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута «Астрономия. Базовый уровень. 11 класс»/ М. А. Кунаш. — М.: Дрофа, 2018.

  3. Н.Н. Гомулина. Открытая астрономия/ Под ред. В.Г. Сурдина. – Электронный образовательный ресурс. http://www.college.ru/astronomy/course/content/index.htm

  4. В.Г. Сурдин. Астрономические задачи с решениями/ Издательство ЛКИ, 2017 г.

  5. Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике. В.Г. Сурдин. 2017

  6.  http://www.astronet.ru/

  7. https://v-kosmose.com/





  • Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
    Пожаловаться на материал
Скачать материал
Скачать тест к этому уроку
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Проверен экспертом
Общая информация
Учебник: «Астрономия (базовый уровень)», Воронцов-Вельяминов Б.А., Страут Е.К.
Тема: Что изучает астрономия. Её значение и связь с другими науками

Номер материала: ДБ-1034432

Скачать материал
Скачать тест к этому уроку

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Основы туризма и гостеприимства»
Курс повышения квалификации «Основы управления проектами в условиях реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «Экономика и право: налоги и налогообложение»
Курс повышения квалификации «Экономика: инструменты контроллинга»
Курс повышения квалификации «Правовое регулирование рекламной и PR-деятельности»
Курс повышения квалификации «Специфика преподавания астрономии в средней школе»
Курс повышения квалификации «Страхование и актуарные расчеты»
Курс повышения квалификации «Использование активных методов обучения в ВУЗе в условиях реализации ФГОС»
Курс профессиональной переподготовки «Астрономия: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Управление сервисами информационных технологий»
Курс профессиональной переподготовки «Уголовно-правовые дисциплины: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Организация и управление службой рекламы и PR»
Курс профессиональной переподготовки «Организация маркетинговой деятельности»

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.