Astronomija

Astronomijos istorija

Senovės

Ankstyvieji astronomai žvaigždes stebėjo tik akimis. Jie sudarė žvaigždynų ir žvaigždžių žemėlapius religiniais sumetimais ir kalendorius metų laikui nustatyti. Ankstyvosios civilizacijos, pavyzdžiui, majai ir senovės egiptiečiai, statė paprastas observatorijas ir braižė žvaigždžių padėties žemėlapius. Jie taip pat pradėjo mąstyti apie Žemės vietą visatoje. Ilgą laiką žmonės manė, kad Žemė yra visatos centras, o planetos, žvaigždės ir Saulė skrieja aplink ją. Tai vadinama geocentrizmu.

Senovės graikai bandė paaiškinti saulės ir žvaigždžių judėjimą atlikdami matavimus. Matematikas Eratostenas pirmasis išmatavo Žemės dydį ir įrodė, kad Žemė yra rutulys. Kito matematiko, vardu Aristarchas, teorija buvo, kad Saulė yra centre, o Žemė juda aplink ją. Tai vadinama heliocentrizmu. Tik nedaugelis žmonių manė, kad ji teisinga. Likusieji ir toliau tikėjo geocentriniu modeliu. Dauguma žvaigždynų ir žvaigždžių pavadinimų yra kilę iš to meto graikų.

Arabų astronomai viduramžiais padarė daug pažangos, įskaitant patobulintus žvaigždžių žemėlapius ir būdus Žemės dydžiui nustatyti. Jie taip pat mokėsi iš senovės žmonių, verčiant graikų knygas į arabų kalbą.

Nuo renesanso iki moderniosios eros

Renesanso laikais kunigas Mikalojus Kopernikas, stebėdamas planetų judėjimą, manė, kad Žemė nėra visko centras. Remdamasis ankstesniais darbais, jis teigė, kad Žemė yra planeta, o visos planetos juda aplink Saulę. Tai sugrąžino seną heliocentrizmo idėją. Fizikas Galileo Galilėjus (Galileo Galilei) sukonstravo savo teleskopus ir jais pirmą kartą atidžiau pažvelgė į žvaigždes ir planetas. Jis pritarė Kopernikui. Katalikų bažnyčia nusprendė, kad Galilėjus klydo. Likusį gyvenimą jis turėjo praleisti namų arešte. Heliocentrines idėjas netrukus patobulino Johanesas Kepleris ir Izaokas Niutonas, kurie sukūrė gravitacijos teoriją.

Po Galilėjaus žmonės pasigamino geresnius teleskopus ir juos naudojo tolimesniems objektams, pavyzdžiui, Urano ir Neptūno planetoms, pamatyti. Jie taip pat pamatė, kad žvaigždės yra panašios į mūsų Saulę, bet įvairių spalvų ir dydžių. Jie taip pat pamatė tūkstančius kitų tolimų objektų, pavyzdžiui, galaktikų ir miglų.

Šiuolaikinė era

XX a. po 1920 m. astronomijoje įvyko svarbių pokyčių.

XX a. trečiojo dešimtmečio pradžioje pradėta manyti, kad galaktika, kurioje gyvename, t. y. Pieno kelias, nėra vienintelė galaktika. Kitų galaktikų egzistavimo klausimą išsprendė Edvinas Hubble'as, kuris nustatė, kad Andromedos migla yra kita galaktika. Hubble'as taip pat įrodė, kad visata plečiasi. Dideliais atstumais buvo daug kitų galaktikų ir jos tolsta, tolsta nuo mūsų galaktikos. Tai buvo visiškai netikėta.

1931 m. Karlas Janskis, bandydamas izoliuoti radijo ryšio triukšmo šaltinį, aptiko radijo spinduliuotę už Žemės ribų - taip atsirado radioastronomija ir buvo pradėti pirmieji bandymai dangaus stebėjimams naudoti kitą elektromagnetinio spektro dalį. Tos elektromagnetinio spektro dalys, kurių neužstojo atmosfera, tapo atviros astronomijai, todėl buvo galima padaryti daugiau atradimų.

Atsivėrus šiam naujam langui į Visatą, buvo atrasti visiškai nauji dalykai, pavyzdžiui, pulsarai, kurie į kosmosą siunčia reguliarius radijo bangų impulsus. Iš pradžių manyta, kad bangos yra ateivių kilmės, nes impulsai buvo tokie reguliarūs, kad tai reiškė dirbtinį šaltinį.

Po Antrojo pasaulinio karo padaugėjo observatorijų, kuriose dideli ir tikslūs teleskopai statomi ir eksploatuojami gerose stebėjimo vietose, paprastai tai daro vyriausybės. Pavyzdžiui, Bernardas Lovelas (Bernard Lovell) pradėjo radioastronomiją Jodrello banke (Jodrell Bank), naudodamas karinės radiolokacinės įrangos likučius. Iki 1957 m. šioje vietoje buvo įrengtas didžiausias pasaulyje valdomas radijo teleskopas. Panašiai XX a. septintojo dešimtmečio pabaigoje pradėtos statyti specialios observatorijos Mauna Kea (Havajuose), kur dėl didelio aukščio ir giedro dangaus gerai tinka regimosios ir infraraudonosios spinduliuotės teleskopams.

Kitą didelį perversmą astronomijoje sukėlė raketinė technika. Tai leido teleskopus iškelti į kosmosą ant palydovų.

Kosminiai teleskopai pirmą kartą istorijoje suteikė prieigą prie viso elektromagnetinio spektro, įskaitant spindulius, kuriuos iki tol užstojo atmosfera. Pradėjus naudoti stebėjimo teleskopus, astronomams tapo prieinami rentgeno, gama spinduliai, ultravioletiniai spinduliai ir dalis infraraudonųjų spindulių spektro. Kaip ir kitose spektro dalyse, buvo padaryta naujų atradimų.

Nuo 1970-ųjų pradėti paleisti palydovai buvo keičiami vis tikslesniais ir geresniais, todėl dangus buvo kartografuojamas beveik visose elektromagnetinio spektro dalyse.

Galileo piešiniai apie Mėnulį. Jo piešiniai buvo detalesni nei visų iki jo, nes Mėnulį jis stebėjo teleskopu.

Atradimai

Atradimai iš esmės būna dviejų rūšių: kūnai ir reiškiniai. Kūnai - tai daiktai Visatoje, nesvarbu, ar tai būtų planeta, pavyzdžiui, mūsų Žemė, ar galaktika, pavyzdžiui, mūsų Pieno kelias. Reiškiniai - tai įvykiai ir reiškiniai Visatoje.

Kūnai

Patogumo dėlei šis skyrius suskirstytas pagal tai, kur galima rasti šiuos astronominius kūnus: aplink žvaigždes esantys kūnai yra Saulės kūnai, galaktikų viduje esantys kūnai yra galaktiniai kūnai, o visi kiti didesni kūnai yra kosminiai kūnai.

Saulės

• Planetos
• Asteroidai
• Kometos

Galaktika

• Žvaigždės

Išsklaidyti objektai:

• Nebulos
• Klasteriai

Kompaktinės žvaigždės:

• Baltosios nykštukės žvaigždės
• Neutroninės žvaigždės
• Juodosios skylės

Kosminis

• Galaktikos
• Galaktikų telkiniai
• Superklasteriai

Reiškiniai

Sprogimo įvykiai - tai tokie įvykiai, kai danguje įvyksta staigus pokytis, kuris greitai išnyksta. Jie vadinami sprogimais, nes paprastai siejami su dideliais sprogimais, sukeliančiais energijos "pliūpsnį". Jiems priskiriami šie reiškiniai:

• Supernovos
• Novas

Periodiniai įvykiai - tai įvykiai, kurie vyksta reguliariai ir pasikartoja. Pavadinimas "periodinis" kilęs iš periodo - laiko, per kurį banga įveikia vieną ciklą. Periodiniai reiškiniai yra šie:

• Pulsarai
• Kintamos žvaigždės

Triukšmo reiškiniai paprastai susiję su seniai įvykusiais dalykais. Šių įvykių signalas sklinda po Visatą, kol atrodo, kad jis sklinda iš visur, o jo intensyvumas mažai kinta. Tuo jis primena "triukšmą" - foninį signalą, kuris persmelkia kiekvieną astronomijoje naudojamą prietaisą. Labiausiai paplitęs triukšmo pavyzdys yra analoginiuose televizoriuose matomas statinis triukšmas. Pagrindinis astronominis pavyzdys yra: kosminė foninė spinduliuotė.

Metodai

Priemonės

• Teleskopai yra pagrindinė stebėjimo priemonė. Jie paima visą didelės teritorijos šviesą ir ją nukreipia į mažą plotą. Tai tarsi labai didelės ir galingos akys. Astronomai teleskopus naudoja toli esantiems ir neryškiems daiktams stebėti. Su teleskopais objektai atrodo didesni, artimesni, ryškesni.
• Spektrometrai tiria skirtingus šviesos bangų ilgius. Tai parodo, iš ko kas nors sudaryta.
• Daugelis teleskopų yra palydovuose. Tai kosminės observatorijos. Žemės atmosfera užstoja kai kurias elektromagnetinio spektro dalis, tačiau specialūs teleskopai, esantys virš atmosferos, gali tą spinduliuotę aptikti.

• Radioastronomijoje naudojami radijo teleskopai. Apertūros sintezė sujungia mažesnius teleskopus ir sukuria fazuotą matricą, kuri veikia kaip teleskopas, kurio dydis lygus atstumui tarp mažesnių teleskopų.

Technikos

Astronomai gali gauti geresnių dangaus nuotraukų. Šviesa iš tolimo šaltinio pasiekia jutiklį ir yra išmatuojama, paprastai žmogaus akimi arba fotoaparatu. Labai silpnų šaltinių atveju iš šaltinio sklindančių šviesos dalelių gali neužtekti, kad jas būtų galima įžiūrėti. Vienas iš astronomų taikomų metodų, padedančių juos pamatyti, yra integravimas (tai panašu į ilgesnę ekspoziciją fotografijoje).

Integracija

Astronominiai šaltiniai mažai juda: tik dėl Žemės sukimosi ir judėjimo jie juda po dangų. Laikui bėgant šviesos dalelės pasiekia fotoaparatą, jos pataiko į tą pačią vietą, todėl ji tampa ryškesnė ir matomesnė už foną, kol ją galima įžiūrėti.

Daugumos observatorijų teleskopai (ir palydoviniai prietaisai) paprastai gali sekti šaltinį, kai jis juda dangaus skliaute, todėl žvaigždė teleskopui atrodo nejudri ir galima daryti ilgesnes ekspozicijas. Be to, vaizdai gali būti daromi skirtingomis naktimis, todėl ekspozicija trunka valandas, dienas ar net mėnesius. Skaitmeniniame amžiuje skaitmenines dangaus nuotraukas galima sujungti kompiuteriu, kuris, ištaisęs judėjimą, vaizdus uždeda vienas ant kito.

Adaptyvioji optika

Adaptyviojioptika - tai veidrodžio arba lęšio formos keitimas žiūrint į kokį nors objektą, kad jis būtų geriau matomas.

Duomenų analizė

Duomenų analizė - tai procesas, kurio metu iš astronominių stebėjimų gaunama daugiau informacijos, nei tiesiog juos stebint. Pirmiausia stebėjimas saugomas kaip duomenys. Po to šie duomenys analizuojami įvairiais metodais.

Furjė analizė

Furjė analizė matematikoje gali parodyti, ar stebėjimas (per tam tikrą laiką) periodiškai kinta (kinta kaip banga). Jei taip, galima išskirti dažnius ir bangų tipą bei rasti daugybę dalykų, įskaitant naujas planetas.

Laukai

Geras laukų pavyzdys - pulsarai, kurie reguliariai pulsuoja radijo bangomis. Paaiškėjo, kad jie yra panašūs į kai kuriuos (bet ne visus) ryškaus šaltinio rentgeno spinduliuose, vadinamo mažos masės rentgeno dvinariais, tipą. Paaiškėjo, kad visi pulsarai ir kai kurie LMXB yra neutroninės žvaigždės, o skirtumus lėmė aplinka, kurioje neutroninė žvaigždė buvo rasta. Paaiškėjo, kad tos LMXB, kurios nebuvo neutroninės žvaigždės, yra juodosios skylės.

Šiame skyriuje bandoma apžvelgti svarbias astronomijos sritis, jų svarbos laikotarpį ir joms apibūdinti vartojamus terminus. Reikėtų pažymėti, kad Naujųjų laikų astronomija daugiausia buvo skirstoma pagal elektromagnetinį spektrą, nors yra tam tikrų įrodymų, kad tai keičiasi.

Laukai pagal kūną

Saulės astronomija

Saulės astronomija - tai Saulės tyrinėjimas. Saulė yra arčiausiai Žemės esanti žvaigždė, nutolusi apie 92 milijonus (92 000 000) mylių. Ją lengviausia išsamiai stebėti. Stebėdami Saulę galime suprasti, kaip veikia ir susidaro kitos žvaigždės. Saulės pokyčiai gali turėti įtakos orams ir klimatui Žemėje. Iš Saulės nuolat siunčiamas įkrautų dalelių srautas, vadinamas Saulės vėju. Saulės vėjas, atsitrenkęs į Žemės magnetinį lauką, sukelia šiaurės pašvaistę. Saulės tyrinėjimas padėjo žmonėms suprasti, kaip veikia branduolių sintezė.

Planetų astronomija

Planetų astronomija - tai planetų, mėnulių, nykštukinių planetų, kometų, asteroidų ir kitų mažų objektų, skriejančių aplink žvaigždes, tyrimai. Mūsų Saulės sistemos planetas nuodugniai tyrinėjo daugybė mus lankančių kosminių aparatų, pavyzdžiui, "Cassini-Huygens" (Saturnas) ir "Voyager 1" bei "Voyager 2".

Galaktinė astronomija

Galaktinė astronomija - tai tolimų galaktikų tyrimas. Tolimųjų galaktikų tyrinėjimas yra geriausias būdas pažinti savo galaktiką, nes dėl dujų ir žvaigždžių, esančių mūsų galaktikoje, ją sunku stebėti. Galaktikos astronomai bando suprasti galaktikų sandarą ir jų formavimosi būdus, naudodami įvairių tipų teleskopus ir kompiuterinį modeliavimą.

Gravitacinių bangų astronomija

Gravitacinių bangų astronomija - tai Visatos tyrimas gravitacinių bangų spektre. Iki šiol visi astronomijos tyrimai buvo atliekami elektromagnetiniame spektre. Gravitacinės bangos - tai erdvėlaikio bangos, kurias skleidžia labai tankūs objektai, keičiantys savo formą, pavyzdžiui, baltosios nykštukės, neutroninės žvaigždės ir juodosios skylės. Kadangi niekam nepavyko tiesiogiai aptikti gravitacinių bangų, gravitacinių bangų astronomijos poveikis buvo labai ribotas.

Susiję puslapiai