Астрономия в картинках

"Астрономия по величию своего объекта и по совершенству своих теорий является самым прекрасным памятником человеческого духа и проявлением самого высокого его интеллекта". (П. С. Лаплас).

Звездное небо всегда притягивало к себе взоры людей, и они стремились освоить и покорить космическое пространство. Поэтому мир космоса нашёл широкое отражение в картинах, гобеленах и фресках художников разных эпох; "картины" природы "воспроизводятся" также в музыкальных произведениях. С выходом во внеземное пространство космическая тема в изобразительном искусстве перестала быть только фантастической. Взору человека открылось поистине величественное зрелище - казалось, будто раздвинулись границы вечности. Мир Космоса предстал перед человеком в невиданных формах и красках, позволяющих проследить рождение, развитие и гибель небесных объектов. Современное развитие техники позволяют проникать в глубокий космос и изучать явления, происходящие там.

Отношение человека к миру является элементом культуры. Культура в широком смысле – все, что создано человечеством. Культура – это "вторая природа", представляющая совокупность материальных и духовных ценностей, которая выражает достигнутый человечеством уровень исторического развития, а культурный процесс включает способы и методы создания орудий труда, предметов и вещей, потребных человеку. Так как понятие культуры в настоящее время употребляется в значении просвещённости, образованности, воспитанности человека, то, можно сказать, в понятие образованности входят и знания о явлениях и предметах космического пространства, которые изучает астрономия. Астрономия - часть индивидуальной культуры. Астрономия многим кажется очень сложным предметом, хотя и интересным. Одной из причин трудности является насыщенность её абстрактными понятиями. Для облегчения усвоения астрономических понятий и явлений целесообразно использовать информационно - иллюстративные задания, когда информация к размышлению представляется в виде иллюстраций с текстом.

ОТКРЫТИЯ ГАЛИЛЕО ГАЛИЛЕЯ

В начале 17 века итальянский астроном Галилео Галилей, направив зрительную трубу на небо и небесные тела, был весьма удивлён увиденным.

ТЁМНЫЕ ПЯТНА ЛУНЫ

Сразу после создания своего телескопа с увеличением в 30 раз, Галилей приступил к наблюдениям Луны. Направив телескоп на Луну, он увидел лунный пейзаж — цирки и кратеры, горные цепи и вершины, а также несколько больших тёмных пятен, которые назвал морями. Поверхность Луны оказалась похожей на земную.

О Луне он писал: "Поверхность Луны не вполне гладкая, лишённая каких-либо неровностей и идеально шарообразная, как полагает одна философская школа. Напротив эта поверхность очень неправильная, испещрённая ямами и поднятиями, в точности как и поверхность Земли, которая повсюду пересечена высокими горами и глубокими долинами. " Галилей смог оценить высоту лунных гор по длине теней, получив величину около 7 км. Он наблюдал "пепельный свет" диска Луны вблизи фазы новолуния, объясняя это тем, что тёмная поверхность Луны в это время освещается лучами Солнца, отражёнными от земной поверхности.

СПУТНИКИ ЮПИТЕРА

В ночь на 7 января 1610 г. Галилео Галилей обнаружил вблизи Юпитера три звёздочки. Во время последующих наблюдений он убедился, что видел спутники, которые остаются возле Юпитера, меняя своё положение относительно него.

О своих наблюдениях спутников Юпитера Галилей сообщал: "Хотя я и принял их за неподвижные звёзды, меня удивило их расположения точности на одной прямой лини;: параллельной эклиптике. Две звезды располагались к востоку, а одна – западу. Но когда я по воле Божий повторил наблюдения 8 января, я обнаружил совершенно иное расположение — все три звёздочки стояли к западу от Юпитера, ближе к нему и друг к другу. ".

САТУРН И ЕГО КОЛЬЦА

Галилей наблюдал Сатурн и вновь, как в июле 1610 г. в Падуе, увидел звездообразные придатки по сторонам Сатурна и начал размышлять о "тройственности" этой планеты. Кольца Сатурна могут быть либо частицами материала несформировавшегося спутника, либо, наоборот, остатками разрушенного спутника.

ФАЗЫ ВЕНЕРЫ

Во Флоренции в октябре 1610 г. Галилей открыл фазы Венеры, похожие на фазы Луны. Учёный сделал вывод, что Венера и другие планеты не светятся, а лишь отражают свет Солнца. При этом фазы планеты меняются так, что стало бесспорным: Венера движется не вокруг Земли, а вокруг Солнца.

СОЛНЦЕ, ЗЕМЛЯ И КОМЕТЫ

ЧТО ТАКОЕ СОЛНЦЕ

Прекрасно светишь ты на небосводе,

О Атон, живущий, начавший жизнь. (Эхнатон. "Гимн Солнцу")

Солнце — самая близкая к Земле звезда.

Древние люди поклонялись Солнцу как божеству, дарующему жизнь. Вот некоторые из имен бога Солнца: Атон, Гелиос и Сол. Наше Солнце — пылающий огненный шар. Свечение обусловлено "горением" водорода: термоядерными реакциями.

Из четырёх ядер водорода в недрах Солнца образуется одно ядро гелия. Масса этого ядра меньше, чем сумма масс его составляющих, недостающая масса преобразуется в энергию. Оно то чрезвычайно активно, то относительно спокойно. Изменение потока солнечной энергии оказывает влияние на атмосферу Земли, на земной климат и погоду, а также на современные энергопередающие коммуникации и системы связи. Эти изменения — ключ к лучшему пониманию влияния Солнца на Землю. Его особенности служат ключом для понимания особенностей далеких звезд, которые нельзя наблюдать столь же детально.

СОЛНЦЕ И ЗЕМЛЯ

А) Полярные сияния:

Ах, как играет этот Север! Ах, как пылает надо мной Разнообразных радуг веер. В его короне ледяной! Ему, наверно по натуре Холодной страсти красота. Усилием магнитной бури преображённая в цвета. (М. А. Дубин)

Полярные сияния - быстро изменяющиеся разноцветные картины свечения, наблюдаемые время от времени на ночном или вечернем небе, обычно в высокоширотных областях Земли (как на севере, так и на юге). Зеленый и красный цвета соответствуют эмиссионным линиям атомов кислорода и молекул азота, которые возбуждаются энергичными частицами в магнитосфере Земли.

Полярные сияния происходят на высотах порядка 100 км. Появление полярных сияний связано с магнитными суббурями, вызванными деятельностью Солнца. Полярное сияние – это необычайно величественное зрелище. Формы сияний могут возникать одновременно, накладываясь друг на друга. Земля постоянно находится в разряженном потоке испущенных Солнцем заряженных частиц и как бы обдувается солнечным ветром. Попадая в самый верхний слой атмосферы, частицы движутся вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Магнитные полюса нашей планеты не совпадают с географическими, хотя и располагаются недалеко от них, причём южный магнитный полюс лежит вблизи Северного географического полюса, и наоборот.

Б) Серебристые облака.

Иногда, после того как на Землю уже опустилась ночь, а верхние слои атмосферы все еще освещаются лучами Солнца, на небе можно увидеть светящиеся серебристые облака (Noctilucent Clouds). Годом открытия серебристых облаков принято считать 1885-ый. В северном полушарии это красочное и вместе с тем жутковатое явление, как правило, наблюдается в летние месяцы. Согласно общепринятой теории, серебристые облака состоят из мельчайших кристалликов льда, образовавшихся в результате конденсации водяных паров на частицах космического происхождения. Серебристые облака формируются на высотах от 70 до 95 километров от поверхности нашей планеты, причем их толщина настолько ничтожна, что через них зачастую проглядывают звезды. Примечательно, что светящиеся облака являются одним из основных источников информации о движении воздушных масс в верхних слоях атмосферы.

В) Кометные тайны, открытые Э. Галлеем.

Большинство комет находится в царстве холода за орбитой Нептуна: на периферии Солнечной системы. Кометы представляют собой рыхлые комья из замерзших газов и льда вперемешку с пылью. Многие величиной с дом, но некоторые диаметром чуть более 20 км. Время от времени какое-то из этих тел под действием притяжения или от удара начинает двигаться к центру Солнечной системы. От близости к Солнцу лед вскипает, выбрасывая облако насыщенного пылью газа, называемого комой. Солнечный ветер и световое давление "сдувают" с ядра пыль и газ, которые образуют хвост, достигающий миллионов километров в длину.

ЖИЗНЬ СОЛНЦА И ЗВЁЗД

1) Планетарные туманности.

Космос населён разнообразными "животными" самой причудливой формы. Небо "населяют" бабочки, черепахи, муравьи, крабы, хитрые лисицы, мифические и реальные птицы, рыбы. Звезды обычно выглядят красивее, когда умирают. Если звезда маломассивная, типа нашего Солнца, то она превращается из нормальной в белый карлик, выбрасывая внешние газовые оболочки. Выброшенное вещество образует красочные планетарные туманности.

Планетарная туманность Бабочка (M2-9) находится на расстоянии 2100 световых лет от Земли. Крылья туманности могут поведать нам необычную незаконченную историю. В центре туманности находится двойная звездная система. Звезды этой системы движутся внутри газового диска размером 10 диаметров орбиты Плутона (диаметр орбиты Плутона равен примерно 40 а. е). Выброшенная оболочка умирающей звезды вырывается из диска, образуя биполярные структуры.

Красивая туманность Кошачий Глаз украшает межзвездное пространство, находясь на расстоянии трех тысяч световых лет. Туманность Кошачий Глаз обозначают также NGC 6543. Она представляет собой классическую планетарную туманность, краткую, но удивительно впечатляющую стадию эволюции звезды типа Солнца. Умирающая центральная звезда, скорее всего, сбросила серию поверхностных слоев в результате конвульсивного сжатия, так что мы теперь наблюдаем внешние пылевые концентрические оболочки. На этой четкой картинке, полученной космическим телескопом им. Хаббла, действительно, хорошо видны очертания космического глаза, размер которого составляет более половины светового года. Вглядываясь в Кошачий Глаз, астрономы могут на самом деле видеть судьбу нашего Солнца, которому предопределено через примерно пять миллиардов лет достигнуть стадии планетарной туманности своей эволюции. На расстоянии всего в семьсот световых лет от Земли, в созвездии Водолея, умирает похожая на Солнце звезда.

За последние несколько тысяч лет она породила туманность Улитку (NGC 7293) - хорошо изученную близкую планетарную туманность, которая является обычной конечной стадией эволюции для таких звезд. Для того, чтобы получить такое замечательно глубокое изображение туманности, понадобилась экспозиция почти в 11 часов. На нем видны как детали яркой внутренней области туманности размером около трех световых лет, так и структура слабого внешнего гало, которое простирается более чем на шесть световых лет. Белая точка в центре Улитки - это горячая центральная звезда этой планетарной туманности. Хотя на первый взгляд туманность кажется довольно простой, теперь стало понятно, что ее строение на самом деле удивительно сложное.

Планетарной туманности "Мензель 3", которая известна также под названием "Муравей", получена телескопом "Хаббла", на которой замечены пространственные фигуры – потоки вещестава, покидающие туманность со скоростью 1000 км/с – наподобии солнечного ветра. Она находится в созвездии Змееносца (Ophiuchus) на краю галактической плоскости.

Чёрные дыры Вселенной.

Уже со времён Исаака Ньютона всё в астрономии вертится вокруг тяготения. Тяготение - это не сила, а искривлённое пространство, связанное со многими космическими объектами и явлениями.

И звёзды умирают во Вселенной. В последнем крике выплеснув все чувства

Звезда уходит словно вглубь себя. Уходит внутрь, во тьму, в ничто.

Оставив бездну времени - пространства, воронку мрака средь звёздной пыли.

Голодный зев уже иных миров.

Теория показывает, что на заключительном этапе эволюции - после "выгорания" ядерного горючего - все звёзды сжимаются. Степень сжатия зависит от массы звезды. Если масса звезды превышает в 3 раза массу Солнца, то звезда с огромной скоростью начинает сжиматься и за какие-то секунды превратиться в сверхплотную чёрную дыру, которую и описал поэт, и ничто не может вырваться за пределы этого объекта. В чёрных дырах в малом объёме упаковано так много вещества, что огромная сила гравитации не даёт ничему, даже световым лучам, вырваться из них. По мнению физиков, то, что попало внутрь чёрной дыры, покинуло нашу Вселенную – "остался голодный зёв иных миров".

Фундаментальные вопросы о нашей Вселенной, долгое время остававшиеся областью предположений, теперь становятся предметом эмпирической науки, их можно представить наглядно, показать их рождение, жизнь и смерть.

Представленная работа помогает учащимся разобраться в некоторых понятиях, определениях и явлениях, изучаемых в астрономии, вызывает интерес к этому предмету, наталкивает на поиск собственных решений изложенных или незатронутых вопросов.

Созданное своеобразное пособие можно рекомендовать для использования в учебном процессе по астрономии и при подготовке к олимпиадам, а также на уроках естестьвознания.

Представленное пособие позволяет формировать мышление астрономическими категориями и масштабами, открывает красоту космического пространства.