Меню
Видеоучебник

Среди звёзд и галактик

Урок 1. Покорение космоса. К юбилею полёта Ю. Гагарина

Что такое Вселенная? Этот вопрос волновал не одно поколение людей. Существовавшие на каждом этапе развития человеческой цивилизации представления о строении мира можно считать космологическими теориями соответствующей эпохи. На этом уроке мы с вами поговорим о развитии космологических взглядов на строение мира.

Конспект урока "Среди звёзд и галактик"

Вы когда-нибудь смотрели в ночное небо? Конечно, да? Значит, вы видели космические дали. С Земли космос кажется чёрным потому, что там много пустоты. А светящиеся огоньки на ночном небе — это звёзды. Они похожи на Солнце, но кажутся менее яркими потому, что находятся очень далеко от нас.

Люди всегда восхищались небесными объектами. На протяжении всей истории интерес к астрономии носил как чисто практический, так и религиозный характер.

У многих народов ещё на заре цивилизации существовали особые — космологические мифы, в которых рассказывалось о том, как из первоначального хаоса постепенно возникает космос, что в переводе с греческого, означает «порядок». Появляются небо и земля, моря́ и реки, растения и животные, а также сам человек.

На протяжении тысячелетий люди наблюдали и запоминали явления, которые происходили на небе. Оказалось, что с изменением вида звёздного неба и видимого движения Солнца происходили и периодические изменения в окружающей природе: смена дня и ночи, смена времён года и так далее. Всё это было необходимо древнему человеку для того, чтобы вовремя произвести сельскохозяйственные работы, заготовить на зиму пропитание.

Мореплаватели ориентировались по звёздам, а землепашцы сеяли семена в соответствии с фазами Луны. Люди строили религиозные сооружения и святилища (например, Стоунхендж) и создавали ритуалы, которые проводили в ознаменование определённых астрономических событий. И их всегда интересовало, что представляют собой небесные объекты.

В настоящее время во многих местах земного шара найдены древнейшие каменные сооружения, ориентированные на астрономически значимые направления. К таким направлениям, например, относятся точки восхода и захода Солнца в дни равноденствий и солнцестояний. Примечательно, что такие сооружения найдены по всему миру. Например, в Южной Англии — это Стоунхендж, в России на Южном Урале — Аркаим. Возраст таких древних обсерваторий достигает пяти — шести тысяч лет.

Простое созерцание происходящих явлений и их наивное толкование постепенно сменялись попытками научного объяснения причин наблюдаемых явлений. Когда в шестом веке до нашей эры в Древней Греции началось бурное развитие философии как науки о природе, астрономические знания стали неотъемлемой частью человеческой культуры.

Если посмотреть на небо в ясную безлунную ночь, подальше от городских огней, то можно увидеть звёздное небо во всей его красе. Его примечательным объектом является широкая светлая полоса, тянущаяся с запада на восток и являющаяся скоплением огромного числа звёзд. Древние греки назвали эту полосу Галактикой, что переводится, как «млечный, молочный». Сейчас мы её называем Млечный Путь. Вспоминаются вдохновенные строки русского учёного и поэта Михаила Васильевича Ломоносова:

Открылась бездна звёзд полна,

Звёздам числа нет, бездне — дна.

И действительно, человек может невооружённым глазом в ясную ночь рассмотреть около 2000—3000 звёзд на ночном небосводе. Однако все они так похожи, что непонятно: как же их различать между собой?

На этот вопрос искали ответ ещё древнеегипетские астрономы. Чтобы лучше ориентироваться в бескрайнем звёздном небе, они объединяли группы из нескольких звёзд, соединяя их воображаемыми линиями. Так и образовывались созвездия.

Но больше всех в создании созвездий преуспели древние греки. Они сделали узнаваемыми множество звёзд, объединяя их и называя в честь своих мифических героев, персонажей легенд и сказаний или животных. Многие названия созвездий могут показаться странными, поскольку, глядя на них, бывает очень трудно рассмотреть или даже представить некое одушевлённое существо. Например, некоторые люди не способны в звёздном ковше разглядеть Большую Медведицу. А это одно из крупнейших и узнаваемых созвездий, которое содержит в себе 210 заметных невооружённым глазом звёзд.

Кроме всего прочего, именно древние греки первыми провели различия между Землёй, которую они считали центром Вселенной, и планетами. Тяжело перечислить имена всех учёных Древней Греции, гениальные догадки которых легки в основу современной астрономии. Например, гениальный математик Пифагор первым высказал идею о том, что наша планета, как и все другие небесные тела, имеет шарообразную форму.

Древнегреческий философ Демокрит первым предположил, что наше Солнце во много раз превосходит по объёму Землю. А в III веке до нашей эры ещё один древнегреческий мыслитель Аристарх Самосский по астрономическим наблюдениям впервые смог определить расстояние от Земли до Луны. Ему также принадлежат первые вычисления объёма Солнца, на основании которых было впервые выдвинуто предположение о том, что Земля вместе с другими планетами движется вокруг этого самого крупного тела. Поэтому неслучайно наши современники называют Аристарха «Коперником античного мира».

Во II веке нашей эры Клавдий Птолемей, используя наблюдения и идеи своих предшественников, а также собственные наблюдения и математические выкладки, разработал полноценную геоцентри́ческую систему мира. Согласно ей, все светила движутся вокруг неподвижной Земли, которая является центром мироздания и имеет шарообразную форму. И более тысячи трёхсот лет учёные считали геоцентрическую систему мира единственно правильной.

Лишь в 1543 году выходит плод более чем 40-летней работы Николая Коперника «Об обращении небесных сфер». В нём он приводит доводы о том, что центром нашей системы является не Земля, а Солнце. Так возникло гелиоцентрическое учение, которое дало ключ к познанию Вселенной. В частности, Коперник показал, что суточное движение всех светил на небесной сфере является следствием вращения Земли вокруг своей оси. Создание гелиоцентрической системы мира ознаменовало новый этап в развитии не только астрономии, но и всего естествознания.

Простота и стройность системы строения мира, изложенная Коперником, быстро нашла своих сторонников. Одним из первых был итальянский монах, поэт и философ Джордано Бруно. Он не только принимает учение Коперника, но и расширяет его. В частности, он первым указывает на то, что звёзды — это далёкие солнца, вокруг которых вращаются свои планеты. О том, что во Вселенной существует бесчисленное количество тел, подобных нашему Солнцу. Во многом из-за своих революционных знаний, в 1592 году Бруно был арестован и подвергнут суду Инквизиции. В 1600 году его признали «нераскаявшимся, упорным и непреклонным еретиком» и приговорили к «наказанию без пролития крови». В ответ на приговор Бруно заявил судьям: «Сжечь — не значит опровергнуть!»

В 1609 году Галилео Галилей сконструировал свою первую зрительную трубу с трёхкратным увеличением и направил её в небо, тем самым «превратив» её в телескоп.

С помощью изобретённого телескопа он сделал ряд открытий, либо косвенно подтверждавших теорию Коперника, либо выбивавших почву из-под ног его противников — сторонников Аристотеля. Во-первых, Галилей установил, что поверхность Луны не гладкая, как подобало небесному телу в учении Аристотеля. Она, подобно нашей планете, имеет горы и впадины. Кроме того, итальянец первым объяснил пепельный свет Луны отражением солнечного света Землёй. И открыл четыре крупнейших спутника Юпитера: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто.

Однако, в 1633 году Галилео Галилей судом Инквизиции был обвинён в публичной поддержке запрещённой гелиоцентрической системы мира Николая Коперника. В результате процесса Галилей отрёкся от учения Коперника, а также от своих астрономических наблюдений и вычислений. Хотя общеизвестна легенда, согласно которой, после суда учёный сказал: «И всё-таки она вертится!».

Постепенно гелиоцентрическая система мира стала господствующей в научных кругах. Этому способствовало становление теории тяготения Исаака Ньютона. И законы движения планет, открытые Иоганном Кеплером. Но несмотря на это, многие учёные всё ещё придерживались традиционных, аристотелевских взглядов. Дело в том, что ещё в Древней Греции полагали, что если Земля движется вокруг Солнца, то, наблюдая за звездой из двух диаметрально противоположных точек земной орбиты, можно заметить изменение направления на звезду — её параллактическое (то есть кажущееся) смещение. Лишь к середине XIX века, когда на телескопы стали ставить оборудование для точного измерения углов, удалось измерить такое смещение у ближайших звёзд и, тем самым, ещё раз подтвердить правильность выводов Николая Коперника.

В начале нашего занятия мы говорили о том, что примечательным объектом ночного неба является широкая светлая полоса — Млечный Путь. Ещё Галилей в 1609 году обнаружил, что Млечный Путь является скоплением огромного числа слабых звёзд (порядка 200—400 миллиардов) и ярких туманностей. Все они вместе образуют гигантскую гравитационно-связанную систему тел — Галактику.

А первая попытка построить модель нашей Галактики принадлежит Уильяму Гершелю. В 70-х годах XVIII века он выборочно посчитал количество звёзд в разных направлениях от галактического экватора. Как оказалось, что число звёзд резко убывает по обе стороны от галактической плоскости. Тогда он предположил, что слабые звёзды Млечного Пути вместе с более яркими образуют единую звёздную систему, по форме напоминающую диск конечных размеров.

Согласно современным представлениям, наша Галактика имеет форму плоского линзообразного диска, который имеет структуру в виде спиральных ветвей — рукавов. В середине диска есть заметное утолщение — балдж. А в центральной части Галактики располагается ядро, скрытое от нас плотными газопылевыми облаками и звёздами. Ядро представляет собой высокоплотный объект (вероятнее всего, сверхмассивную чёрную дыру), окружённый горячим радиоизлучающим газовым облаком. Часть звёзд нашей Галактики не входит в состав диска, а образует его сферическую составляющую — звёздное гало.

В 1923 году в туманности Андромеды были обнаружены несколько ярких цефеид. Цефеиды — это обширный класс ярких пульсирующих переменных звёзд-сверхгигантов и гигантов. Они являются своеобразными «маяками» Вселенной», так как по ним можно определить расстояние до туманностей. Так вот, оказалось, что туманность Андромеды располагается от нас на расстоянии немногим более 2 миллионов световых лет. Это дало учёным основание предполагать, что это не просто туманность, а другая звёздная система, подобная нашей.

Дальнейшее изучение известных туманностей показало, что все они также являются гигантскими удалёнными системами, в которых находятся миллионы и миллиарды звёзд. Такие гигантские гравитационно-связанные системы звёзд и межзвёздного вещества, расположенные вне нашей Галактики, стали называть галактиками.

Интересно, что к началу 90-х годов ХХ века астрономам было известно всего около 30 галактик. Однако после запуска космического телескопа «Хаббл» и ввода в строй крупных наземных телескопов число известных галактик резко возросло. И хотя их точное количество до сих пор не известно (пока открыто чуть более 1 600 000 галактик), но, по всей видимости, их порядка двух триллионов. Вы только представьте: от наиболее удалённых из известных галактик свет до Земли идёт около 13,8 миллиардов лет (а это, между прочим, примерно соответствует возрасту Вселенной).

Под Вселенной понимают совокупность наблюдаемых галактик всех типов и их скоплений, а также межгалактической среды.

Многочисленные расчёты и наблюдения, проведённые ещё в 30-х годов ХХ века показали, что наша Вселенная нестационарная, а постоянно расширяется, да ещё и с ускорением. Это натолкнуло учёных на мысль о том, что наблюдаемое ускорение должен создавать неизвестный прежде вид материи, которая обладает свойством антигравитации. Так появился гипотетический вид энергии, названный тёмной энергией. Дальнейшие наблюдательные данные показали, что она практические равномерно заполняет пространство Вселенной. Более того, в марте 2013 года по данным изучения реликтового излучения космической обсерваторией «Планк» было установлено, что общая масса-энергия наблюдаемой Вселенной на 68,3 % состоит из тёмной энергии и на 26,8 % — из тёмной материи.

В заключение отметим, что среди великого многообразия звёзд и галактик, есть маленькая планетка, под названием Земля.

Она уникальна, ведь это пока единственное известное нам место во всём безграничном космосе, где развилась человеческая цивилизация. И если природа Земли уникальна, то и огромна ответственность людей за её сохранение. Берегите нашу планету!

4088

Комментарии 0

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или на сайт