Астрономия

История астрономии

Древний

Ранние астрономы использовали только глаза, чтобы смотреть на звезды. Они составляли карты созвездий и звезд по религиозным соображениям и календари для определения времени года. Ранние цивилизации, такие как народ майя и древние египтяне, строили простые обсерватории и рисовали карты положения звезд. Они также начали задумываться о месте Земли во Вселенной. Долгое время люди думали, что Земля - это центр Вселенной, и что планеты, звезды и Солнце вращаются вокруг нее. Это известно как геоцентризм.

Древние греки пытались объяснить движения Солнца и звезд, проводя измерения. Математик по имени Эратосфен первым измерил размер Земли и доказал, что Земля - это сфера. Теория другого математика по имени Аристарх заключалась в том, что Солнце находится в центре и Земля движется вокруг него. Это известно как гелиоцентризм. Лишь немногие считали, что это правильно. Остальные продолжали верить в геоцентрическую модель. Большинство названий созвездий и звезд происходит от греков того времени.

В средние века арабские астрономы добились многих успехов, в том числе улучшили карты звезд и способы оценки размеров Земли. Они также учились у древних, переводя греческие книги на арабский язык.

Возрождение в современную эпоху

Во время ренессанса священник по имени Николай Коперник, глядя на то, как движутся планеты, думал, что Земля не является центром всего. Основываясь на предыдущих работах, он сказал, что Земля - это планета, и все планеты движутся вокруг Солнца. Это вернуло старую идею гелиоцентризма. Физик по имени Галилео Галилей построил свои собственные телескопы и впервые использовал их для более пристального наблюдения за звездами и планетами. Он согласился с Коперником. Католическая церковь решила, что Галилео ошибался. Ему пришлось провести остаток жизни под домашним арестом. Гелиоцентрические идеи вскоре были усовершенствованы Иоганнесом Кеплером и Исааком Ньютоном, которые изобрели теорию гравитации.

После Галилея люди сделали телескопы лучше и использовали их для наблюдения за более далекими объектами, такими как планеты Уран и Нептун. Они также видели, как звезды похожи на наше Солнце, но разных цветов и размеров. Они также видели тысячи других далеких объектов, таких как галактики и туманности.

Современная эра

В 20 веке после 1920 года в астрономии произошли важные изменения.

В начале 1920-х годов стало принято считать, что галактика, в которой мы живем, Млечный Путь - не единственная галактика. Существование других галактик определил Эдвин Хаббл, который идентифицировал туманность Андромеда как другую галактику. И Хаббл доказал, что вселенная расширяется. Было много других галактик на больших расстояниях, и они отступают, удаляясь от нашей галактики. Это было совершенно неожиданно.

В 1931 году Карл Янский обнаружил радиоизлучение из-за пределов Земли при попытке изолировать источник помех в радиосвязи, что ознаменовало рождение радиоастрономии и первые попытки использовать другую часть электромагнитного спектра для наблюдения за небом. Те части электромагнитного спектра, которые не блокировались атмосферой, теперь были открыты для астрономии, что позволило сделать еще больше открытий.

Открытие этого нового окна во Вселенной ознаменовалось открытием совершенно новых вещей, например, пульсаров, которые посылали регулярные импульсы радиоволн в космос. Сначала волны считались чуждыми по происхождению, потому что импульсы были настолько регулярны, что подразумевали искусственный источник.

В период после Второй мировой войны было построено больше обсерваторий, где большие и точные телескопы строились и эксплуатировались на хороших наблюдательных площадках, как правило, правительствами. Например, Бернард Ловелл начал радиоастрономию в банке Джодрелл с использованием оставшейся военной радиолокационной аппаратуры. К 1957 году на этом объекте был установлен самый большой в мире управляемый радиотелескоп. Аналогичным образом, в конце 1960-х годов началось строительство специализированных обсерваторий на Мауна Кеа на Гавайях - хорошей площадки для видимых и инфракрасных телескопов благодаря большой высоте над уровнем моря и чистому небу.

Следующая великая революция в астрономии произошла благодаря рождению рокетрии. Это позволило разместить телескопы в космосе на спутниках.

Космические телескопы впервые в истории предоставили доступ ко всему электромагнитному спектру, включая лучи, блокированные атмосферой. Рентгеновские лучи, гамма-излучение, ультрафиолетовое излучение и части инфракрасного спектра были открыты для астрономии по мере запуска наблюдательных телескопов. Как и в других частях спектра, были сделаны новые открытия.

С 1970-х годов были запущены спутники, которые были заменены более точными и лучшими спутниками, в результате чего небо было нанесено на карту почти во всех частях электромагнитного спектра.

Рисунки Луны Галилея. Его рисунки были более подробными, чем кто-либо до него, потому что он использовал телескоп, чтобы посмотреть на Луну.

Открытия

Открытия в широком смысле бывают двух типов: тела и явления. Тела - это вещи во Вселенной, будь то планета, подобная нашей Земле, или галактика, подобная нашему Млечному Пути. Феномены - это события и события во Вселенной.

Тела

Для удобства, этот раздел был разделен на то, где эти астрономические тела могут быть найдены: те, которые находятся вокруг звезд являются солнечными телами, те, которые внутри галактик являются галактическими телами, а все остальное, что больше, являются космическими телами.

Солнечный

• Планеты
• Астероиды
• Кометы

Галактика

• Звезды

Диффузные объекты:

• Небулас
• Кластеры

Компактные звезды:

• Белые карликовые звёзды
• нейтронные звёзды
• Чёрные дыры

Космический

• Галактики
• Галактические скопления
• Суперкластеры

Феномена

Взрывные события - это те, где на небесах происходит внезапная перемена, которая быстро исчезает. Их называют взрывами, потому что они обычно ассоциируются с большими взрывами, производящими "всплеск" энергии. Они включают в себя:

• Суперновас
• Новас

Периодические события - это такие события, которые повторяются регулярно. Название "периодический" происходит от периода, который является длительностью времени, необходимой волне для завершения одного цикла. Периодические явления включают в себя:

• Пульсары
• переменные звёзды

Шумовые явления, как правило, связаны с тем, что произошло давным-давно. Сигнал от этих событий скачет вокруг Вселенной до тех пор, пока кажется, что он приходит отовсюду и мало меняется в интенсивности. Таким образом, он напоминает "шум", фоновый сигнал, который пронизывает каждый инструмент, используемый в астрономии. Наиболее распространенным примером шума является статический сигнал, который виден на аналоговых телевизорах. Главный астрономический пример: Космическое фоновое излучение.

Методы

Инструменты

• Телескопы являются основным инструментом наблюдения. Они берут весь свет на большой площади и помещают его в маленькую зону. Это все равно, что сделать глаза очень большими и мощными. Астрономы используют телескопы, чтобы смотреть на вещи, которые находятся далеко и тускло. Телескопы делают предметы больше, ближе, ярче.
• Спектрометры изучают различные длины волн света. Это показывает, из чего что-то сделано.
• Многие телескопы находятся в спутниках. Это космические обсерватории. Атмосфера Земли блокирует некоторые части электромагнитного спектра, но специальные телескопы над атмосферой могут обнаружить это излучение.

• Радиоастрономия использует радиотелескопы. Апертурный синтез объединяет телескопы меньшего размера, создавая фазированную решетку, которая работает как телескоп, размером с расстояние между телескопами меньшего размера.

Методы

Есть способ, которым астрономы могут получить лучшие снимки небес. Свет от удаленного источника попадает на датчик и измеряется, как правило, человеческим глазом или фотоаппаратом. Для очень тусклых источников может быть недостаточно частиц света, поступающего от источника, чтобы его можно было увидеть. Одна из техник, которую астрономы используют для того, чтобы сделать его видимым, - это интеграция (которая похожа на более длительную экспозицию при съемке).

Интеграция

Астрономические источники мало двигаются: только вращение и движение Земли заставляет их двигаться по небесам. По мере того, как световые частицы со временем попадают в камеру, они попадают в одно и то же место, делая его более ярким и видимым, чем фон, до тех пор, пока его не будет видно.

Телескопы в большинстве обсерваторий (и спутниковые приборы) обычно могут отслеживать источник при его перемещении по небесам, заставляя звезду появляться неподвижно перед телескопом и позволяя более длительное экспонирование. Кроме того, снимки могут делаться в разные ночи, поэтому экспозиции охватывают часы, дни или даже месяцы. В цифровую эпоху, оцифрованные изображения неба могут быть добавлены вместе с помощью компьютера, который накладывает изображения после коррекции для движения.

Адаптивная оптика

Адаптивнаяоптика означает изменение формы зеркала или объектива при взгляде на что-либо, чтобы увидеть его лучше.

Анализ данных

Анализ данных - это процесс получения большего объема информации из астрономического наблюдения, чем простой взгляд на нее. Наблюдение сначала хранится в виде данных. Затем эти данные анализируются с помощью различных методов.

Фурье-анализ

Фурье-анализ в математике может показать, что наблюдение (в течение длительного времени) периодически меняется (изменяется как волна). Если да, то он может извлечь частоты и тип волновой картины, и найти много вещей, включая новые планеты.

Поля

Хорошим примером полей являются пульсары, которые регулярно пульсируют в радиоволнах. Они оказались похожи на некоторые (но не на все) виды ярких источников в рентгеновских лучах, называемых низкомассовыми рентгеновскими бинарными. Оказалось, что все пульсары и некоторые LMXB - это нейтронные звезды, и различия были обусловлены средой, в которой была обнаружена нейтронная звезда. Те LMXBs, которые не были нейтронными звездами, оказались черными дырами.

В этом разделе сделана попытка дать общий обзор важных областей астрономии, их периодичности и терминов, используемых для их описания. Следует отметить, что в современную эпоху астрономия была разделена в основном электромагнитным спектром, хотя есть некоторые свидетельства того, что это меняется.

Поля в разбивке по телам

солнечная астрономия

Солнечная астрономия - это изучение Солнца. Солнце - самая близкая к Земле звезда на расстоянии около 92 миллионов (92 000 000) миль. Его легче всего наблюдать в деталях. Наблюдение за Солнцем может помочь нам понять, как работают и формируются другие звезды. Изменения на Солнце могут повлиять на погоду и климат на Земле. Поток заряженных частиц, называемый солнечным ветром, постоянно отсылается от Солнца. Солнечный ветер, ударяя по магнитному полю Земли, вызывает северное сияние. Изучение Солнца помогло людям понять, как работает ядерный синтез.

планетарная астрономия

Планетарная астрономия - это изучение планет, лун, карликовых планет, комет и астероидов, а также других небольших объектов, вращающихся вокруг звезд. Планеты нашей Солнечной системы были углубленно изучены многими посещаемыми космическими аппаратами, такими как "Кассини-Гюйгенс" (Сатурн) и "Вояджер-1" и "Вояджер-2".

галактическая астрономия

Галактическая астрономия - это изучение далеких галактик. Изучение отдаленных галактик - лучший способ узнать о нашей собственной галактике, так как газы и звезды в нашей галактике затрудняют наблюдение. Галактические астрономы пытаются понять структуру галактик и то, как они формируются с помощью различных типов телескопов и компьютерных моделей.

астрономия гравитационных волн

Астрономия гравитационных волн - это изучение Вселенной в спектре гравитационных волн. До сих пор вся астрономия, которая была сделана, использовала электромагнитный спектр. Гравитационные волны - это пульсации в пространстве-времени, испускаемые очень плотными объектами, меняющими форму, к которым относятся белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Поскольку никто не смог непосредственно обнаружить гравитационные волны, влияние гравитационной волновой астрономии было очень ограниченным.

Связанные страницы