Реферат на тему Становлення системи світу - Астрономія, авіація, космонавтика - Реферати - Каталог статей

Зоряне небо завжди цікавило людство. Упродовж тисячі років поставав ряд питань, на деякі з яких досі немає відповіді. За цей час виникли такі науки, як астрономія, фізика, астрофізика, космологія тощо. З розвитком цих наук склалася більш-менш ясна система світу, тобто уявлення про розташування в просторі й русі Землі, Місяця, Сонця, інших зір, планет і небесних тіл. Давні люди навчилися пов'язувати переміщення Сонця зі зміною сезонів року. Вони розділили смугу неба уздовж екліптики на 12 сузір'їв, у кожному з яких Сонце перебувало приблизно протягом місяця. Ці сузір'я одержали назву зодіакальних. Зі входженням у нове зодіакальне сузір'я люди пов'язували свої сільськогосподарські роботи, народні свята, обряди тощо. З появою на небі сузір'я Водолія, наприклад, хлібороби очікували повінь, з появою сузір'я Риб — нерест, із ранковим сходом сузір'я Діви починалося збирання хліба. Із сузір'ям Терезів пов'язані зважування й підрахунок врожаю. Ще за 2000 років до н. є. серед зодіакальних сузір'їв були помічені п'ять «рухливих» світил, що переходили з одного зодіакального сузір'я до іншого. Грецькі астрономи назвали ці світила планетами, тобто «блукаючими», на честь давньоримських богів. І зараз ми знаємо ці планети як Венеру, Марс, Меркурій, Юпітер і Сатурн. До блукаючих світил ними були зараховані також Місяць і Сонце. Згодом давнім астрономам вдалося встановити певні закономірності в русі планет. Була помічена циклічність у положеннях планет щодо світила, яку назвали синодичним періодом обертання планет. Розвиток вчення про небесні тіла вимагав побудови загальної моделі світу, у якій кожній планеті приділялося б певне місце і, крім того, можна було б наперед передбачати її положення на небі. За візуальними спостереженнями була виведена проста схема: планети, за характером свого руху щодо Сонця, почали поділятися на дві групи: Меркурій і Венера були названі внутрішніми або нижніми, інші — зовнішніми або верх німи. Затвердилася так звана конфігурація, тобто положення планет щодо Сонця (період протистояння, східна квадратура, західна квадратура). І все-таки, незважаючи на розробку таких схем, вавилонські астрономи покладалися безпосередньо на зорові відчуття. Так, Земля мала вигляд опуклого острова, оточеного океаном; у надрах землі розташовувалося «царство мертвих»; небо уявлялося твердим склепінням, що спирається на поверхню землі і розділяє «нижні води» (океанічні води, що омивають земний острів) і «верхні води» (опадові явища). До склепіння кріпилися світила, а над небом було житло богів. Схід сонця відбувався через східні ворота, а захід — через західні, уночі ж світило рухалося під землею. Давні єгиптяни вважали, що Всесвіт виглядає як велика долина, витягнута з півночі на південь, а в її центрі розташований Єгипет. Небо у вигляді залізного даху з прикріпленими до нього зорями трималося на стовпах. У Давньому Китаю вважали, що Земля має форму плаского прямокутника, над яким на стовпах лежить кругле випукле небо. Через зігнутий розлютованим драконом центральний стовп Земля нахилилася до сходу, і всі китайські річки потекли, відповідно, на схід, а небо нахилилося на захід, у зв'язку з чим усі небесні тіла почали рухатися зі сходу на захід. У IV ст. до н. є. мислителями грецьких колоній Малої Азії (Іонії), Південної Італії й Сицилії були зроблені перші спроби розвіяти міфи про будову Землі й небесних тіл, спроби виявити справжні причини виникнення природних явищ і дати їм правильне тлумачення. Видатні мислителі Геракліт Ефеський, Евдокс Кнідський, Піфагор Самоський та ін. розмірковували над цими проблемами. Були висловлені перші припущення, що Земля має форму кулі, що в центральній частині моделі світу міститься Земля, навколо неї обертаються сфери Місяця, Сонця, Венери, Меркурія й інших планет Сонячної системи, а далі знаходиться сфера нерухомих зір. Було також висунуто припущення, що кожна планета має кілька сфер, пов'язаних одна з одною; перша з них робить один оберт на добу навколо осі небесної сфери у напрямку зі сходу на захід, інша обертається в протилежний бік із періодом часу, що дорівнює періодові обертання планети (у такий спосіб пояснювався рух планети уздовж екліптики). Платон першим поставив собі за мету побудувати геометричну модель світу, у центрі якої розташовувалася Земля. Його учень, Арістотель, досяг успіху у своїх поглядах на світ, його ідеї залишалися основними у фізиці й астрономії протягом майже двох тисячоліть. Арістотель визнавав побудову системи світу у вигляді концентричних сфер, на яких розташовані планети і які обертаються навколо Землі. Він також припустив існування п'яти елементів, чотири з них — стихії землі, води, повітря і вогню, із суміші яких складаються всі тіла на Землі. П'ятий елемент складається з вічної матерії — ефіру. За Арістотелем, вода й земля природним чином рухаються до надр Землі, тоді як вогонь і повітря рухаються «вгору» до периферії і тим швидше, чим ближче вони до свого «природного» місця. Тому в центрі, тобто в надрах планети, знаходиться земля, над нею розташовані вода, повітря і вогонь. Арістотель вважав, що Всесвіт має межі, але рух його нескінченний, тому що він складається з незнищенної матерії, тобто ефіру. З нього складаються усі небесні тіла, для яких вічний круговий рух є природним. «Зона ефіру», за Арістотелем, починалася в межах Місяця і простягалася догори, а нижче Місяця знаходиться сам світ чотирьох елементів. Давній філософ не визнавав гіпотез про рух планет, у тому числі й Землі, навколо Сонця. Тут він висував серйозний аргумент: якби Земля рухалася в просторі, то й цей рух супроводжувався би регулярним видимим переміщенням зір на небі. Як відомо, цей ефект, названий річним паралактичним зсувом зір, був відкритий лише в середині XIX ст. Сучасникам Арістотеля вже було відомо, що Марс у протистоянні, а Венера під час назаднього руху набувають більшої яскравості, ніж в інші моменти, хоча за теорією сфер вони завжди повинні залишатися на однаковій відстані від Землі. Саме це протиріччя дало поштовх для виникнення інших уявлень про будову світу. Так, Геракліт Понтійський висунув припущення, що Земля обертається навколо своєї осі з заходу на схід, а орбіти Венери й Меркурія є колами, у центрі яких знаходиться Сонце. Звідси випливало, що Сонце і ці планети обертаються навколо Землі. Арістарх Самоський висував ще сміливіші погляди: він припускав, що нерухомі зорі й Сонце не змінюють свого місця в просторі, це Земля рухається по колу навколо Сонця. Надалі, завдяки грецькому вченому Гіппархові, астрономія почала розвиватися як точна наука. Він першим запровадив усебічний математичний аналіз, заклавши основи сферичної астрономії й тригонометрії. Гіппарх також розробив теорію руху Сонця й Місяця, а на її основі — методи передбачення затемнень. Шляхом систематичних астрономічних спостережень Гіппарх з'ясував, що видимий рух Сонця й Місяця нерівномірний, і звідси зробив висновок, що світила рухаються рівномірно уздовж кругових орбіт, однак центр кола зміщений щодо центру Землі. Такі орбіти були названі ексцентрами. Крім того, учений склав таблиці, за якими можна було визначити положення Сонця й Місяця в будь-який день року. Клавдій Птолемей у своєму творі «Альмагест» («Велика побудова») надав теорії епіциклічних рухів класичної форми. Він вважав, що оскільки центр Всесвіту — місце, куди прагнуть усі тіла, що мають вагу, то там повинна знаходитися і наша планета Земля. Він розробив метод розрахунку положення планет на будь-який заданий наперед момент часу. Крім того, Птолемей оформив ідею про рівномірний рух небесних тіл уздовж кіл. Так, кожна планета має свій епіцикл — мале коло, деферент — велике коло, уздовж якого рівномірно рухається центр епіциклу, при цьому центр деферента зміщений щодо центру Землі. Птолемей узагальнив і розвинув погляди давньогрецьких філософів щодо будови Всесвіту, додавши до системи ще один елемент — ек-вант, завдяки чому планети могли здійснювати вже нерівномірний рух по колу, але за умови існування якоїсь точки (яка не обов'язково знаходиться на Землі), відкіля б цей рух здавався рівномірним. Шляхом послідовних наближень Птолемей одержував майбутнє положення планет на небі з дивною точністю. Цікавим є і те, що вчений враховував, що в процесі свого руху планети трохи відхиляються від екліптики, тому для Марса, Юпітера і Сатурна він «нахилив» площини деферентів до екліптики й площини епіциклів до площин деферентів. Для Меркурія і Венери він увів коливання догори й униз за допомогою невеликих вертикальних кіл. Птолемей увів 40 епіциклів для всіх помічених ним особливостей у русі планет. Система світу Птолемея, у центрі якої знаходиться Земля, почала називатися геоцентричною. Птолемей вдався до подібних ускладнень для того, щоб пояснити «зворотний» рух планет, що спостерігається час від часу, у результаті чого вони описували на небі петлясті траєкторії. Це сьогодні відомо, що подібний ефект виникає, коли Земля «випереджає» одну з' планет, яка рухається уздовж зовнішньої (щодо Сонця) орбіти, подібно до того, як ми бачимо, обганяючи автомобіль, який рухається повільно, що на фоні віддалених предметів він нібито переміщається назад. У середині XIII ст. після періоду застою й регресу почалося духовне відродження Європи. Погляди Арістотеля щодо будови світу стали невід'ємними елементами християнської віри, а система Птолемея стала ніби доповненням до вчення Арістотеля, що допомагає здійснювати конкретні розрахунки положення планет. У процесі розвитку астрономії система Птолемея здавалася чимраз більш громіздкою, а разом з нею і вся схема Арістотеля, і незабаром вони впали не тільки під власною вагою, але й у результаті наукової революції, початок якій поклав Міколай Коперник. Геліоцентрична система Коперника була набагато простішою за систему Птолемея. Земля обертається навколо Сонця-по орбіті, яка не дуже відрізняється від кола. Радіус цього кола складає близько 150 млн км. Відстань від Сонця до Сатурна — найвіддаленішої з відомих у часи Коперника планет — приблизно в десять разів більша за радіус земної орбіти, і цю відстань абсолютно правильно визначив Коперник. Розміри Сонячної системи — відстань від Сонця до орбіти дев'ятої планети, Плутона, ще майже в чотири рази більша і складає приблизно 6 млрд км. Так, завдяки Коперникові ми довідалися, що Сонце займає належне йому положення в центрі планетної системи, а Земля є однією з рядових планет, які обертаються навколо Сонця. Отже, усе стало на свої місця. Будова Сонячної системи була, нарешті, пояснена. Згодом найбільшим прихильником теорії Коперника став Галілео Галілей, який більше відомий як астроном, що першим застосував телескоп для астрономічних спостережень. Праці Галілея багато в чому сприяли створенню теорії механіки й тяжіння. Галілей, який спочатку не погоджувався з теорією Коперника, після спалаху на небі нової досить яскравої зорі привселюдно визнав, що вона перебуває за межами місячної сфери, що суперечило вченню Арістотеля про незмінність небес. Пізніше, використовуючи телескоп, Галілей, спостерігаючи за планетами, звернув увагу на те, що вони являють собою помітні сяючі диски, а зорі і при найбільшому збільшенні залишаються сяючими крапками. Звідси виходило, що зорі набагато більше віддалені від Землі, ніж планети. Коперник запропонував нам схему Сонячної системи, але аж ніяк не модель Всесвіту. Про розташування далеких зір він не висловлював певної думки, тільки припустив, що відстань до них у безліч разів перевершує розміри планетних орбіт. Подібно до античних учених, він уявляв Всесвіт замкненим простором, обмеженим сферою зір. І сьогодні, навіть маючи в арсеналі найпотужніші телескопи, астрономи можуть розглядати зорі лише як яскраві сяючі крапки, про будову яких можна лише висловлювати припущення, спираючись на набір даних, отриманій; шляхом спостережень: яскравість, колір, траєкторія руху тощо. Для детального вивчення в нашому розпорядженні є тільки одна зоря — Сонце. Давні мислителі й астрономи припускали, що на небі існує безліч зір, невидимих для ока. Демокріт одним з перших висловив думку, що срібляста смуга, яку ми називаємо Молочним Шляхом, є не що інше, як поєднання світла від безлічі зір. Суперечки про будову Молочного Шляху тривали століттями. Підтвердження на користь припущення Демокріта прийшло в 1610 p., коли Галілей повідомив про перші відкриття, зроблені на небі за допомогою телескопа. Ще до відкриття Галілея Джордано Бруно висловив зовсім несподівану, на той час вельми сміливу думку: наше Сонце — одна із зір Всесвіту. З ідеї Бруно надалі випливала оцінка відстаней до зір. З'ясувалося, що Сонце — справді найяскравіша й найближча до нашої планети зоря. Виникло природне запитання: а на яку ж відстань потрібно відсунути наше світило, щоб воно виглядало, наприклад, так, як Сіріус? На це питання відповів голландський астроном Гюйгенс (1629—1695). Він порівняв блиск цих двох небесних тіл, і виявилося, що Сіріус знаходиться в сотні разів далі від Землі, ніж Сонце. Тобто промінь світла, який пролітає за 1 с 300 тис. км, витрачає на шлях від Сіріуса до нас кілька років, а точніше, кілька світлових років. За сучасними даними, відстань до Сіріуса складає 8,7 світлового року, і це притому, що відстань від Сонця до Землі дорівнює всього 8 світловим хвилинам. Геніальна ідея Бруно і заснований на ній розрахунок Гюйгенса стали рішучим кроком до розкриття таємниць Всесвіту. Завдяки цьому межі наших знань про світ значно розширилися, вийшли за межі Сонячної системи, досягли зір і включили до себе і Галактику. У 20-і роки XX століття нові великі телескопи дозволили астрономам вивчати світ галактик, які вражають своєю красою й розмаїтістю форм, заворожують вихром зоряних хмар і своєю кулястою правильністю. Спіральні, еліптичні, неправильні Галактики були представлені світові американським астрономом Е. Хабблом. Хаббл назвав сфероїдальні галактики туманностями класу Е. Вони переходять від круглих форм (Е0) до еліптичних (Е5), де буква Е позначає еліптичність, а цифра вказує на ступінь еліптичності, який визначається відношенням 10 (а - Ь)/а, де а — велика вісь, a b — мала вісь Галактики. Класифікуючи спіралі (S), де критерієм цього поділу був характер спіралі, він розрізняв групи Sa — спіралі з дуже великою центральною лінзою, Sb — із проміжними за величиною лінзами і Sc — з лінзою, яка перетворюється на точку. Якщо подивитися на нашу Галактику збоку, то можна побачити лише найбільш яскраві зорі, що зібрані в широкі смуги і дугами виходять із центральної області Галактики, утворюючи її спіральний візерунок. Ми не побачимо ані гало, ані диска Галактики, а тим більше корони. Останні дослідження показали, що багато великих спіральних галактик мають, подібно до нашої, протяжні й масивні невидимі корони. А це означає, що велика частина маси Всесвіту — це загадкова, але тяжіюча «прихована» маса. Імовірно, — галактики зібрані в групи, скупчення і надскупчення (у залежності від того, скільки їх разом). До групи може входити від 3—4 галактик, а до надскупчення — від 1000 до кількох десятків тисяч. Наша Галактика входить до надскупчення, що не має чітко окресленої форми. Приблизно так само побудовані й інші надскупчення, що знаходяться далеко від нас. Нещодавно було прийнято вважати, що надскупчення — найбільші утворення у Всесвіті, але виявилося, що якщо подивитися на карту Всесвіту, де розташовані хаотично галактики позначені точками, то видно візерунковий малюнок, що нагадує бджолині стільники з розмірами комірок у 100—300 млн світлових років. З'ясувати, наскільки «комірки» покривають Всесвіт, — справа майбутнього. Раніш люди воліли вважати Всесвіт вічним і незмінним, обмеженим тільки нашою Галактикою. Але роботи радянського математика й фізика А. Фрідмана (початок XX ст.) зробили переворот. Учений, спираючись на загальну теорію відносності Ейнштейна, довів, що світ живе своїм динамічним життям, змінюється в часі, стискається або розширюється за суворо визначеними законами. Фрідман . відкрив рухливість зоряного Всесвіту. Це було теоретичне пророкування, у якому для вибору між розширенням і стисканням потрібно було провести астрономічні спостереження. Такі спостереження в 1928—1929 р. здійснив Хаббл, який виявив, що далекі галактики і цілі їхні колективи рухаються, віддаляючись від нас в усі боки, тобто він спостерігав загальне розширення Всесвіту. Якщо так, то виходить, що в далекому минулому скупчення були розташовані набагато ближче одне до одного. За Фрідманом виходить, що близько 20 млрд років тому не існувало ані зір, ані галактик, а була щільна і неймовірно гаряча речовина, із якої й почалося загальне розширення, а згодом утворився і Всесвіт. З початком вивчення Всесвіту, його будови й еволюції з'явилася нова наука — космологія. Буде, звичайно, неправильним сказати, що Всесвіт не вивчався раніше, адже тільки на основі досвіду цілих поколінь астрономів сучасна наука змогла досягти таких висот. Вивчення Всесвіту сьогодні, можливо, завтра стане базою для майбутніх поколінь, адже ще невідомо, що лежить за межами області спостережуваного світу, стоять питання: чи нескінченний Всесвіт за обсягом, чи є розумне життя в його межах, яке походження «прихованої» маси, чому відбулося розширення Всесвіту і чи буде воно відбуватися й надалі, — і безліч інших, відповіді на які зможуть дати тільки астрономи майбутнього.
1 2 3 4 5 Категория: Астрономія, авіація, космонавтика \| Добавил: Professor (02.06.2012)
Просмотров: 1083 \| Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: