Історія астрономії

горезвісний «Індекс», недбайливого цензора звільнили, книгу вилучили з продажу, а в жовтні 69-річного Галілея викликали в римську інквізицію. Спроби тосканського герцога добитися відстрочення процесу зважаючи на погане здоров'я вченого і чумного карантину в Римі успіху не мали, і в лютому 1633 року Галілей був вимушений з'явитися до Рима.

Процес Галілея тривав до червня 1633 року. По вироку, Галілей був визнаний винен в тому, що він підтримував і поширював помилкове, єретичне і осоружне Св. Писанню навчання. Ученого примусили публічно покаятися і відректися від «єресі». Потім його направили у в'язницю, але декілька днів опісля тато Урбан дозволив відпустити Галілея під нагляд інквізиції. В грудні він повернувся на батьківщину, в село поблизу Флоренциі, де і провів залишок життя в режимі домашнього арешту.


Закони Кеплера


До середини XVI століття астрономічні нагляди в Європі були не дуже регулярними. Першим проводити систематичні нагляди почав данський астроном Тихо Бразі, використовуючи спеціально для цього обладнану обсерваторію Ураніборг в Данії (острів Вен). Він спорудив крупні, унікальні для Європи інструменти, завдяки яким визначав положення світил з небувалою раніше точністю. До цього часу не тільки «Альфонсинськіє», але і більш нові «Прусські таблиці» давали велику помилку. Для підвищення точності Бразі застосовував як технічні удосконалення, так і спеціальну методику нейтралізації погрішностей нагляду.

Бразі першим зміряв паралакс комети (1577) і показав, що це не атмосферне, як вважали раніше (навіть Галілей), а космічне тіло. Тим самим він поруйнував уявлення, що розділяється навіть Коперником, про існування планетних сфер - комети явно рухалися у вільному просторі. Довжину року він зміряв з точністю до 1 секунди. В русі Місяці він відкрив дві нові нерівності - варіацію і річне рівняння, а також коливання нахилу місячної орбіти до екліптики. Бразі склав уточнений каталог для 1000 зірок, з точністю 1'. Але головна заслуга Тихо Бразі - безперервна (щоденна), протягом 15-20 років, реєстрація положення Сонця, Місяця і планет. Для марса, чий рух самий нерівномірний, нагромадилися нагляди за 16 років, або 8 повних оборотів марса.

Бразі був знайомий з системою Коперника ще по «Малому коментарю», проте відразу вказав на її недоліки - у зірок немає паралакса, у Венери не спостерігається зміна фаз (телескопа тоді не було!) і ін. Разом з тим він оцінив обчислювальні зручності нової системи і в 1588 році запропонував компромісний варіант, близький до «єгипетської моделі» Геракліда: Земля нерухома в просторі, обертається навкруги осі, Місяць і Сонце обертається навкруги неї, а інші планети - навкруги Сонця. Частина астрономів підтримала такий варіант.

Перевірити правильність своєї моделі Бразі не зумів через недостатнє знання математики, і тому, переїхавши до Праги на запрошення імператора Рудольфа, запросив туди (в 1600 році) молодого німецького вченого Іоганна Кеплера. Наступного року Тихо Бразі помер, і Кеплер зайняв його місце.

Кеплера більш привертала система Коперника - як менш штучна, більш естетична і відповідна тій божественній «світовій гармонії», яку він убачав у Всесвіті. Використовуючи нагляди марсіанської орбіти, виконані Тихо Бразі, Кеплер намагався підібрати форму орбіти і закон зміни швидкості марса, що найкращим чином узгоджуються з досвідченими даними. Він бракував одну модель за іншою, поки, нарешті, ця настирна робота не увінчалася першим успіхом - були сформульовано два закони Кеплера:

Кожна планета описує еліпс, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце.

Кожна планета рухається в площині, що проходить через центр Сонця, причому секторна площа, що замітається її радіус-вектором, пропорційна часу обігу.

Другий закон пояснює нерівномірність руху планети: чим ближче вона до Сонця, тим швидше рухається.

Основні ідеї Кеплера він висловив в праці «Нова астрономія, або фізика неба» (1609), причому, обережності ради, відносив їх тільки до марса. Пізніше в книзі «Гармонія світу» (1619) він розповсюдив їх на всі планети і повідомив, що відкрив третій закон:

Квадрати часів обігу планет по орбіті відносяться як куби їх середніх відстаней від Сонця.

Цей закон фактично встановлює швидкість руху планет (другий закон регулює тільки зміну цієї швидкості) і дозволяє їх обчислити, якщо відома швидкість однієї з планет (наприклад, Землі) і відстані планет до Сонця.

Кеплер видав свої астрономічні таблиці, присвячені імператору Рудольфу («Рудольфінськіє»).

Через рік після смерті Кеплера (1631) Гассенді спостерігав передбачене їм проходження Меркурія по диску Сонця.

Вже сучасники Кеплера переконалися в точності відкритих ним законів, хоча їх глибинне значення до Ньютона залишалося незрозумілим. Ніяких серйозних спроб реанімувати Птолемея або запропонувати іншу систему руху більше не було.

Інші відкриття XVII століття


1612: відкриття Туманності Андромеди. Сім років опісля відкрита туманність Оріона.

1647: докладна карта Місяця (Ян Гевелій).

1655: Гюйгенс відкриває супутник Сатурна Титан, а наступного року - кільця сатурна.

1657: перший виклад системи Коперника на російській мові - Епіфаній Славінецкий, «Зеркало вся Вселенния»; ця книга була перекладом «Введення в космографію» І. Блеу.

1665: відкриття на Юпітері Червоної плями (Кассині, Гук). Зміряний період обігу Юпітера (а в 1666 році - і марса) навкруги своєї осі (Кассині).

1666: разом з паризькою Академією наук заснована і паризька обсерваторія. Кассині стає першим директором цієї обсерваторії. З його досягнень на новому посту (сумісно з Же. Ріше) - перше достатньо точне визначення (1671-1673) паралакса Сонця (9.5") і астрономічної одиниці (140 млн км), відкриття «щілини Кассині» в кільці сатурна (1675).

1675: оцінка швидкості світла (Ремер), що уточнила уявлення про відстані до планет.

1676: заснована Грінвічськая обсерваторія (Флемстід). Едмонд Галлей відкриває «велику нерівність» Сатурна і Юпітера, а в 1693 році - вікове прискорення Місяця. Пояснення цим явищам через 100 років дав Лаплас.

В історії науки Галлей знаменитий понад усе своїми дослідженнями комет. Обробивши багаторічні дані, він обчислив орбіти більше 20 комет і відзначив, що декілька їх появ, у тому числі комета 1682 року, відносяться до однієї і тієї ж комети (названої його ім'ям). Він призначив новий візит своєї комети на 1758 рік, хоча самому Галлею не судилося переконатися в точності свого прогнозу.

1687: Ісаак Ньютон формулює закон тяжіння і виводить з нього всі 3 закони Кеплера. Іншим найважливішим слідством теорії Ньютона стало пояснення, чому орбіти небесних тіл трохи відхиляються від кеплеровського еліпса. Ці відхилення особливо помітні для Місяця. Причиною є вплив інших планет, а для Місяця - також і Сонця. Облік цього дозволив Ньютону відкрити в русі Місяці нові відхилення (нерівності) - річне, паралактичне, задній рух вузлів і ін. Ньютон вельми точно обчислив величину прецесії (50" в рік), виділивши в ній сонячну і місячну складові.

Ньютон відкрив причину хроматичної аберації, яку він помилково вважав неусувною; насправді, як пізніше з'ясувалося, вживання декількох лінз в об'єктиві може істотно ослабити цей ефект. Ньютон пішов іншим шляхом і винайшов дзеркальний телескоп-рефлектор; при невеликій величині він давав значне збільшення і відмінне чітке зображення.


XVIII ст.


1718: Едмонд Галлей знайшов власний рух зірок (Сіріус, Альдебаран і Арктур). Галлей також звернув увагу на «туманні зірки», обговорювали їх можливу структуру і причини свічення. Галлей склав їх каталог, пізніше доповнений Дерхемом; він включав близько двох десятків туманностей.

1727: Дж. Бредлі відкрив річну аберацію (20,25"), і факт руху Землі одержав пряме досвідчене підтвердження.

Почали з'являтися перші космогонічні гіпотези. Уїльям Уїстон припустив, що Земля спочатку була кометою, яка зіткнулася з іншою кометою, після чого Земля стала обертатися навкруги осі, і на ній з'явилося життя; книга Уїстона «Нова теорія Землі.» (англ. А New Theory Earth) одержала схвальні відгуки Ісаака Ньютона і Джона Локка. Великий Жорж Бюффон теж привернув комету, але в його моделі (1749) комета впала на Сонці і вибила звідти струмінь речовини, з якої і утворилися планети. Хоча обурена церква примусила Бюффона письмово відректися від цієї гіпотези, його трактат викликав великий інтерес і навіть в 1778 році був перевиданий. Катастрофічні гіпотези з'являлися і пізніше (Фай, Чемберлін і Мультон, Джінс і Джеффріс).

Надзвичайно цікаві думки містилися в книзі Р. Бошковича «Теорія натуральної філософії, приведена до єдиного закону сил, існуючих в природі» (1758) - структурна нескінченність Всесвіту, динамічний атомізм, можливість стиснення або розширення Всесвіту без зміни фізичних процесів в ній, існування взаємнопроникаючих, але взаємно неспостережуваних світів і ін.

1755: філософ Іммануїл Кант публікує першу теорію природної космогонічної еволюції (без катастроф). Зірки і планети, по гіпотезі Канта, утворюються з скупчень дифузної матерії: в центрі, де матерії більше, виникає зірка, а на околицях - планети. Математичну основу гіпотези пізніше розробив Лаплас.

Англійський астроном-самоучка Томас Райт першим припустив, що Всесвіт складається з окремих «зоряних островів». Ці острови, згідно моделі Райта, обертаються навкруги якогось «божественного центру» (він, втім, допускав, що центрів може бути більш одного). Райт, а також Сведенборг і пізніше Кант розглядали туманності як видалені зоряні системи.

1757: перше визначення мас планет, що не мають супутників (А. Клеро). Дж. Долланд створює перший ахроматичний (трьохлінзовий) об'єктив, спростувавши скептицизм Ньютона в цьому відношенні.

1766: Іоганн Тіциус відкриває нез'ясовний дотепер закон планетних відстаней; закон здобув широку популярність після робіт Іоганна Боді (1772).

1771: експедиція Пітера Симона Палласа знаходить в Сибірі «Палласово залізо».

1784: Дж. Гудрайк припустив, що змінний блиск Алголя викликається затьмареннями від іншої компоненти цієї подвійної зірки.


Телескоп Гершеля


Виняткову роль в розвитку астрономії зіграв великий англійський учений німецького походження Уїльям Гершель. Він побудував унікальні для того часу рефлектори з діаметром дзеркал до 1.2 м і віртуозно ними користувався. Гершель відкрив сьому планету - Уран (1781) і його супутники (1787), що обертаються не «в ту сторону» (1797), декілька супутників сатурна, знайшов сезонні зміни полярних шапок марса, пояснив смуги і плями на Юпітері як хмари, зміряв період обертання сатурна і його кілець (1790). Він відкрив, що вся Сонячна система рухається у напрямку до сузір'я Геркулеса (1783), при вивченні спектру Сонця відкрив інфрачервоне проміння (1800), встановив кореляцію сонячної активності (по числу плям) і земних процесів - наприклад, урожаю пшениці і цін на неї. Але головним його заняттям за всі тридцять років наглядів було дослідження зоряних світів.

Він зареєстрував понад 2500 нові туманності. Серед них були подвійні і кратні; деякі були сполучені перемичками, що Гершель тлумачив як формування нових зоряних систем. Втім, тоді на це відкриття не звернули уваги; взаємодіючі галактики перевідкриті вже в XX столітті.

Гершель першим систематично застосовував в астрономії статистичні методи (введені раніше Мічелом), і з їх допомогою зробив висновок, що Чумацький шлях - ізольований зоряний острів, який містить кінцеве число зірок і має сплюснуту форму. Відстані до туманностей він оцінював в мільйони світлових років.

В 1784 році Гершель відзначив, що світ туманностей має великомасштабну структуру - скупчення і пояси («пласти»); зараз найбільший пояс розглядають як екваторіальну зону Метагалактики. Різноманітність форм скупчень і туманностей він пояснив тим, що вони знаходяться на різних ступенях розвитку. Деякі туманності круглої форми, іноді із зіркою всередині, він назвав планетарними і прочитав скупченнями дифузної матерії, в яких формується зірка і планетна система. Насправді майже всі відкриті ним туманності були галактиками, але по суті Гершель мав рацію - процес зореутворення відбувається і в наші дні.

До кінця XVIII століття астрономи одержали могутні інструменти дослідження - як наглядові (вдосконалені рефлектори), так і теоретичні (небесна механіка, фотометрія і ін.). Продовжувався розвиток методів небесної механіки. У міру збільшення точності наглядів виявилися відхилення руху планет від кеплерових орбіт. Теорія обліку обурень для задачі багатьох тіл була створена зусиллями Ейлера, А. Клеро, Лагранжа, але перш за все – П'єра Симона Лапласа, що дослідив найскладніші випадки, включаючи найяснішу задачу - стійкість системи. Після робіт Лапласа відпали останні сумніви в тому, що законів Ньютона достатньо для опису всіх небесних рухів. Крім іншого, Лаплас розробив першу повну теорію руху супутників Юпітера з урахуванням взаємовпливу і обурень від Сонця. Ця проблема була дуже актуальною, оскільки лежала в основі єдиного відомого тоді точного методу визначення довготи на морі, а складені раніше таблиці положення цих супутників застарівали дуже швидко.


XIX ст.


На початку XIX століття було ясно, що метеоритна речовина має космічне походження, а не атмосферне або вулканічне, як думали раніше. Були зареєстровані і класифіковані регулярні метеорні потоки. В 1834 р. Берцеліус знаходить в метеориті перший неземний мінерал - троїліт (FeS). До кінця 1830-х років метеорна астрономія сформувалася як самостійна область науки про космос.

Окрім дрібних метеорів, в Космосі виявилися відносно крупні астероїди (термін запропонував Гершель). Першої стала Церера (1801, Пьяцци) - помічена випадково, зарахована до комет і відразу втрачена; на щастя, молодий, але вже великий Карл Гаусс якраз в цей час розробив метод визначення орбіти за трьома спостереженнями, і в 1802 році Г. Ольберс відшукав спочатку Цереру, а потім відкрив ще дві малі планети між марсом і Юпітером, Палладу (1802) і весту (1807). Четвертий астероїд, юнона, був знайдений К. Хардингом (Німеччина) в 1804 році.

1802: В. Волластон (Англія) винаходить щілистий спектроскоп. В спектрі Сонця знайдено 7 темних ліній.

1811: Араго винаходить поляриметр і з його допомогою доводить, що сонячна фотосфера - розжарений газ. Тіло ж Сонця багато учених ще продовжували вважати твердим і навіть холодним.


Фраунгоферові лінії


1814-1815: Й. Фраунгофер знаходить 576 темних ліній в спектрі Сонця. Лабораторна лінія натрію співпала з темною сонячною. Незабаром з'являється спектральний аналіз.

1834: Видатний німецький астроном Фрідріх Вільгельм Бессель доводить відсутність атмосфери на Місяці (немає рефракції у краю місячного диска).

1837: засновник Пулковської обсерваторії В.Я. Струве нарешті упевнено знайшов річний паралакс у зірки (0.12" у Веги); в 1838 році Бессель знайшов і дуже точно зміряв паралакс у 61 Лебедя, а Т. Гендерсон - для Альфи Центавра. До кінця XIX століття було зміряне біля півсотні зоряних паралаксів.

1839-1840: в астрономії починає застосовуватися фотографія (Дагерр і Араго одержали знімки Місяця). 1842: фотографування Сонця, 1850: перша фотографія зірки (Веги). 1858: перший фотопортрет комети.

1843: Г. Швабе першим відкрив періодичність в зміні числа сонячних плям і оцінив період приблизно в 10 років. В 1852 р. цю закономірність перевідкрив Р. Вольф, який дав більш точну оцінку (11 років) і встановив, що зростання числа плям викликає геомагнітні обурення. Зв'язок сонячних плям із земними процесами, помічена Гершелем, починає яснішати.

1845: вступив в лад гігантський рефлектор ірландського астронома У. Парсонса, графа Роса. Відразу виявилася помилка Гершеля - більшість «планетарних» туманностей виявилася зоряними скупченнями. В тому ж році було зроблено видатне відкриття - спіральну структуру туманності M51, а незабаром і у десятка інших туманностей.

1846: найбільшим тріумфом ньютонової механіки стало відкриття «на кінчику пера» восьмої планети - Нептуна. Честь відкриття розділили кембріджський математик Адамс, французький астроном Льоверьє і спостерігач - берлінський астроном Галлі. Планета була знайдена всього в 52' від вказаного розрахунками місця. Майже негайно У. Лассел (Англія) відкриває і супутник Нептуна - Тритон.

1851-1852 - лабораторне вимірювання швидкості світла; ідея Араго, виконання - Фуко і Фізо.

1857: точна шкала зоряних величин (Н. Р. Погсон (англ.)). З 1876 року початий випуск фотометричних каталогів в новій шкалі.

1859: Дж. К. Максвелл обгрунтував метеоритну будову кільця сатурна. Льоверье відкриває нез'ясовний віковий зсув перигелію Меркурія. Р. Х. Кэррингтон вперше описує спалах на Сонці.

1859-1862: Кирхгоф і Бунзен розробили могутній метод видаленого дослідження хімічного складу позаземних об'єктів - спектральний аналіз. Вже в 1861 році Кирхгоф публікує попередній хімічний склад сонячної атмосфери.

1862: відкритий передбачений ще Бесселем невидимий супутник сіріусу (Сіріус-B).

1867: зміщені спектри зірок в поєднанні з принципом Доплера використані Хаггинсом для визначення променевих швидкостей небесних світил.

1868: Н. Локер відкрив в спектрі Сонця лінію, не відповідну ніякому з відомих тоді хімічних елементів, і назвав цей новий елемент гелієм. Пізніше гелій знайшли і на Землі. Локер знайшов зміну спектру сонячних плям протягом 11-річного циклу сонячної активності, а в 1873 р. виказав здогадку, що в надрах Сонця відбувається розпад хімічних елементів.

Карта Марса Скіапареллі


1877: два відкриття на марсі: Асаф Хол (США) відкриває Фобос і Деймос, а Скіапареллі - марсіанські «канали».

1879: Дж.Х. Дарвін публікує гіпотезу приливного походження Місяця (відриву її від Землі). С. Флемінг (Канада) пропонує розділити Землю на годинні пояси. В 1884 р. поясний час введений в 26 країнах; одночасно прийнято міжнародну угоду про вибір грінвічського меридіана як нульового і проходження лінії зміни дат.

1885: перший нагляд спалаху нової в Туманності Андромеди (пізніше з'ясувалося, що це була найновіша).

1898: У.Г. Пикеринг відкриває Фебу, супутник сатурна, і його дивну особливість - зворотне обертання по відношенню до своєї планети.


XX ст.


1902: А. Майкельсон уточнює швидкість світла (299890 ± 60 км/сек).

1908: У першого позаземного об'єкту - Сонця - знайдено магнітне поле (Дж. Хейл, США).

1908-1916: відкриття пряме пропорційній залежності між періодом і видимою зоряною величиною у цефеїд в Малій Магеллановій хмарі (Р. Лівітт, США). Керуючись цим відкриттям, Герцшпрунг і Шеплі розробили метод визначення відстаней по цефеїдам.

1912: відкриття космічного проміння (Гесс, Кольхерстер).

1913: знайдені надзвичайно великі червоні зсуви у спіральних туманностей (В. М. Слайфер, США).

1914-1919: теорія пульсації цефеїд (Шеплі, Еддінгтон).

1916: відкрита зірка Барнарда, що «летить» (Е. Е. Барнард, США).

1916-1918: теорія внутрішньої будови зірок (Еддінгтон).

1918: модель Шеплі структури Галактики, виведена з наглядів; правильно визначені діаметр і положення центру; несподівано для всіх з'ясувалося, що Сонце знаходиться на краю Галактики.

1919: створення Міжнародного астрономічного союзу.

1923: відкриття 22-річного циклу магнітної активності Сонця і зміни знака полярності плям (Дж. Хейл, США). Встановлення залежності «маса-світимість» для зірок - Герцшпрунг (Данія), Рессел (США), Еддінгтон (Англія).

1924-1926: теорія променистої рівноваги зоряних надр (Еддінгтон).

1925-1934: відкриття вуглекислого газу на Венері (Адамс, Сент-Джон і Данхем, США).

1926-1927: на основі аналізу руху зірок Б. Линдблад і Я. Оорт встановлюють обертання Галактики.

1927: Ж. Леметр публікує свою гіпотезу розширення Всесвіту.

1929: встановлений закон Хаббла.

1930, 19 лютого: відкритий Плутон (До. Томбо, США).

1931: гіпотеза Артура Мілна - після вибуху новим залишається білий карлик. В 1934 році Бааде і Цвікки виказують припущення, що після вибуху найновішою залишається нейтронна зірка.

Початок 1930-х рр.: Цвікки робить висновок про існування у Всесвіті прихованої маси.

1934: Паренаго і б. В. Кукаркин передбачають, що незабаром вибухне зірка T Північної Корони; це дійсно відбулося в 1946 році.

1942: Мейолл і Оорт з'ясовують, що Крабовідная туманність - залишок від вибуху найновішої 1054 роки. Складена перша радіокарта неба (Ребер).

1945: червоний зсув підтверджений і в радіодіапазоні (М. Райл, Англія).

1950: гіпотеза Оорта про існування на краю Сонячної системи (100-150 тис. а. е.) сферичного шару комет - «хмари Оорта».

1951: доведена спіральна структура нашої Галактики.

1955-1956: реєстрація радіовипромінювання Венери, Юпітера і комети Аренда-Роллана.

1957: початок космічної ери. З'явилася можливість запуску космічних лабораторій. Значення цих досягнень астрономії важко переоцінити. Запуск штучних супутників Землі. (1957, СРСР), космічних станцій (1959, СРСР), перші польоти людини в космос (1961, СРСР), перша висадка людей на Місяць (1969, США), - епохальні події для всього людства. За ними послідували доставка на Землю місячного ґрунту, посадка апаратів на поверхні Венери і марса, що спускаються, посилка автоматичних міжпланетних станцій до більш далеких планет Сонячної системи.

1958: відкриття радіаційних поясів Ван-Аллена. Н. А. Козирєв відзначає в місячному кратері Альфонс ознаки вулканічної діяльності.

1959: радіолокація Сонця (США). Станція Місяць-2 не знаходить у Місяця магнітного поля. Одержані перші фотографії зворотної сторони Місяця.

1961-1964: радіолокація Меркурія, Венери, марса, Юпітера (СРСР і США). Уточнені величина а.о. і період обертання Венери навкруги Сонця, визначені період осьового обертання Венери (виявився зворотним), температура і фізичні характеристики поверхні планет.

1965: відкриття реліктового випромінювання. Перші фотографії поверхні марса (Марінер-4).

1967: дослідження атмосфери Венери з апарату Венера-4, що спускається.

1969: висадка Аполлона-11 на Місяці.

1971: перша м'яка посадка на марс (Марс-3).

1974: сенсаційний висновок С. Хокинга про можливість «випаровування» чорних дір.

1975: перша фотопанорама поверхні Венери (Венера-9,10).

1975: фотографії Фобоса, Деймоса і поверхні марса (Вікінг-1, 2).

1977: відкриття кілець Урану. Запуск Вояджера-2, що передав неоціниму інформацію про зовнішні планети: Юпітер (1979, знайдені кільця), Сатурн (1981), Уран (1986, 10 нових супутників), Нептун (1989).

1978: відкриття Харона, супутника Плутона (Дж. У. Крісті, США).

1986: дослідження комети Галлея АМС Вега-1, 2 і Джотто.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: