Астрономия — наука о космических телах, строении, развитии и о Вселенной в целом. Эта одна из старейших наук возникла в ответ на практические нужды человека: необычности ориентироваться на местности, прокладывать маршруты в море, рассчитывать наступление нового сезона с разливом рек, определять время и др. Становление современной астрономии связанно с отказом от геоцентрической системы мира, созданной в 10 в. Птолемеем, и заменой ее гелиоцентрической картиной мира. Коперника, основные положения которой он изложил в сочинении «Об обращении небесных сфер» (1543). Гелиоцентрическую систему Коперника активно защищал Г. Галилей.
С началом телескопических исследований небесных тел (Галилей создал телескоп с 32-кратным увеличением, открыл горы на Луне, четыре спутника Юпитера, фазы у Венеры, пятна на Солнце) и открытием И. Ньютоном закона всемирного тяготения (конец XVII в.) определяется научный статус астрономии. В XVIII и XIX вв. астрономия накапливала данные о Солнечной системе, Галактике, физической природе звезд, Солнца, планет и других космических тел. В XX в. в связи с открытием мира галактик стала развиваться внегалактическая астрономия. Исследование спектров галактик позволило американскому астроному Э. Хабблу (1929) обнаружить общее расширение Вселенной, предсказанное советским математиком и геофизиком А.А. Фридманом (1922) на основе теории тяготения и созданной А. Эйнштейном в 1915—1916 гг. общей теории относительности. Научно-техническая революция XX в. оказала огромное воздействие на развитие астрономии в целом. Создание оптических и радиотелескопов с высоким разрешением, применение ракет и искусственных спутников Земли для внеатмосферных астрономических наблюдении привели к открытию новых видов космических тел — радиогалактик, квазаров, пульсаров, источников рентгеновского излучения и др. Были разработаны основы теории эволюции звезд и космологии Солнечной системы.
В настоящее время астрономия включает в себя ряд отраслей Например, физические и химические процессы, происходящие в небесных телах и космическом пространстве, исследует астрофизика; звездная астрономия изучает галактики; предметом исследования небесной механики является движение небесных тел; внеатмосферная астрономия изучает космические объекты; практическая астрономия представляет собой учение об астрономических инструментах и способах их применения.
Итак, в XX в. астрономия становится сложной системой научного знания с богатым арсеналом средств исследования, таких, как спектральный анализ, мощные телескопы, радио и фотоаппаратура, информационная и космическая техника.
На этой основе стала динамично развиваться современная космология.
Космология определяется как теория эволюции Вселенной в целом, основанная на исследованиях наиболее общих свойств (однородности, изотропности, расширения) той части Вселенной, которая доступна для астрономических наблюдений («наблюдаемая Вселенная»).
Теоретический фундамент космологии составляют основные физические теории (общая теория относительности, теория поля и др.), математический аппарат и философско-методологические основания.
Статус объекта космологии — Вселенная как целое — был предметом научных и философских дискуссий, так как содержание данной категории, с одной стороны, не соответствует понятию «весь мир», а с другой — является наиболее масштабным, «предельным» для физических теорий и охватывает пространственно-временной срез мира в целом. Кроме того, из определения объекта космологии следует, что Вселенная как целое не может быть объектом непосредственного восприятия, исследования ее невозможно вести преимущественно прямыми методами и решающее значение приобретают методы экстраполяции, моделирования, математической гипотезы, сравнительно-исторический Mi год изучения эволюционных процессов во Вселенной. Эти методы в силу своей специфики требуют более глубокого философского обоснования и осмысления.
Современная космология переживает новую эпоху великих 11 открытий, которые по масштабам превосходят открытия, сделанные в свое время Галилеем. Они приводят к радикальным изменениям в научной картине мира. Теория раздувающейся Вселенной и космология расширили границы мегамира; наша тактика выступает сейчас лишь одной из множества вселенных. Объектами интенсивного изучения стали черные дыры, существование которых во Вселенной предсказала общая теория относительности, антропный принцип выявляющий неразрывную связь между глобальными свойствами Метагалактик и и появлением в ней человека. На основе приложения к объемам Космоса все новых и новых методов исследования возникают новые теоретические подходы и идеи.
Итак, при создании моделей Вселенной существенную роль Играют некоторые константы: гравитационная постоянная, постоянная Планка, скорость света, средняя плотность материи, число измерений пространства-времени и др. Выявленные константы выступают необходимым условием существования сложных самоорганизующихся систем во Вселенной.
Астронóмия (греч. αστρονομία, от αστρον — звезда и νόμος — закон) — наука о строении, свойствах, происхождении и развитии небесных тел и их систем, вплоть до Вселенной в целом. В частности, астрономия изучает Солнце, планеты Солнечной системы и их спутники, астероиды,кометы, метеориты, межпланетное вещество; звёзды и внесолнечные планеты, туманности,межзвёздное вещество, галактики и их скопления, пульсары, квазары, чёрные дыры, экзопланетыи многое другое.
Космоло́гия (космос + -логия) — раздел астрономии и физики, изучающий свойства и эволюциюВселенной в целом. Основу этой дисциплины составляет математика, физика и астрономия. В своих задачах она часто пересекается с философией и богословием.
Задачи астрономии
Основными задачами астрономии являются:
Решение этих задач требует создания эффективных методов исследования — как теоретических, так и практических. Первая задача решается путём длительных наблюдений, начатых ещё в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для сравнительно близких к Земле небесных тел: Луны, Солнца, планет, астероидов и т. д.
Решение второй задачи стало возможным в связи с появлением спектрального анализа ифотографии. Изучение физических свойств небесных тел началось во второй половине XIX века, а основных проблем — лишь в последние годы.
Третья задача требует накопления наблюдаемого материала. В настоящее время таких данных ещё не достаточно для точного описания процесса происхождения и развития небесных тел и их систем. Поэтому знания в этой области ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.
Четвёртая задача является самой масштабной и самой сложной. Практика показывает, что для её решения уже недостаточно существующих физических теорий. Необходимо создание более общейфизической теории, способной описывать состояние вещества и физические процессы при предельных значениях плотности, температуры, давления. Для решения этой задачи требуются наблюдательные данные в областях Вселенной, находящихся на расстояниях в несколько миллиардов световых лет. Современные технические возможности не позволяют детально исследовать эти области. Тем не менее, эта задача сейчас является наиболее актуальной и успешно решается астрономами ряда стран, в том числе и России.
История астрономии
Основная статья: История астрономии
Ещё в глубокой древности люди интересовались движением светил по небосводу, хотя астрономия тогда была основательно перемешана с астрологией. Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время.
История космологии
Ранние формы космологии представляли собой религиозные мифы о сотворении (космогония) и уничтожении (эсхатология) существующего мира.
В китайской космологии считалось, что Земля — своего рода чаша, прикрытая небом, состоящая из полусфер, вращающихся на очень низком расстоянии от Земли.
Возникновение современной космологии
Возникновение современной космологии связано с развитием в XX веке Общей теории относительности Эйнштейна и физики элементарных частиц.
В 1922 А. А. Фридман предложил решение уравнения Эйнштейна, в котором изотропная вселенная расширялась из начальной сингулярности. Подтверждением теории нестационарной вселенной стало открытие в 1929 Э. Хабблом космологического красного смещения галактик. Таким образом, возникла общепринятая сейчас теория Большого Взрыва.
Возможное будущее Вселенной
В настоящее время обнаружено, что, по-видимому, наша Вселенная расширяется с ускорением. Этот факт не отменяет закона Хаббла, так как последний действует на более близких расстояниях, чем эти новые эффекты.
Поскольку свойства заполняющей Вселенную материи известны плохо (смотри статьи Тёмная материя, Тёмная энергия), а сама постоянная Хаббла и многие другие космологические величины определяются с большой погрешностью (модельно независимым путём), до сих пор не ясно, будет ли Вселенная расширяться вечно, а если будет, то как: все быстрее и быстрее, либо наоборот — с замедлением.
В связи с этим есть самые различные сценарии возможного развития Вселенной в будущем. Согласно одному из них, Вселенная даже может начать сжиматься и схлопнуться в точку в ходе так называемого «большого коллапса», процесса, обратного Большому Взрыву. Теоретическая физикадостаточно серьезно рассматривает и такую гипотезу, что нынешнее состояние и тонкое строение вакуума являются так называемым «ложным» или «мнимым» вакуумом (false vacuum). Это состояние неустойчиво и может перейти в «истинный вакуум» с меньшей энергией. Тогда наша Вселенная пропадет за одно мгновение и необратимо.
Однако наибольшее внимание уделяют сейчас теории, аналогичной старой «тепловой смерти Вселенной». Она следует из «эталонной» космологической ΛCDM-модели. В расширяющейся Вселенной будут постепенно уравновешиваться температура, удаляющиеся друг от друга звезды, в которых закончатся термоядерные процессы, остынут, все большая часть энергии будет находиться в форме излучения. Даже черные дыры будут медленно «испаряться» за счет квантовых туннельных эффектов («Излучение Хокинга»). Такой сценарий находится в полном согласии с представлениями классической термодинамики.