Предмет астрономии что изучает астрономия ее связь с другими науками
I. Введение
1. Предмет астрономии
1. Что изучает астрономия. Связь астрономии с другими науками, ее значение
Астрономия является одной из древнейших наук, она возникла на основе практических потребностей человека и развивалась вместе с ними. Элементарные астрономические сведения были известны уже тысячи лет назад в Вавилоне, Египте, Китае и применялись народами этих стран для измерения времени и ориентировки по сторонам горизонта.
И в наше время астрономия используется для определения точного времени и географических координат (в навигации, авиации, космонавтике, геодезии, картографии). Астрономия помогает исследованию и освоению космического пространства, развитию космонавтики и изучению нашей планеты из космоса. Но этим далеко не исчерпываются решаемые ею задачи.
Наша Земля является частью Вселенной. Луна и Солнце вызывают на ней приливы и отливы. Солнечное излучение и его изменения влияют на процессы в земной атмосфере и на жизнедеятельность организмов. Механизмы влияния различных космических тел на Землю также изучает астрономия.
Курс астрономии завершает физико-математическое и естественнонаучное образование, получаемое вами в школе.
Современная астрономия тесно связана с математикой и физикой, с биологией и химией, с географией, геологией и космонавтикой. Используя достижения других наук, она в свою очередь обогащает их, стимулирует их развитие, выдвигая перед ними все новые задачи.
Астрономия изучает в космосе вещество в таких состояниях и масштабах, какие неосуществимы в лабораториях, и этим расширяет физическую картину мира, наши представления о материи. Все это важно для развития диалектико-материалистического представления о природе.
Предвычисляя наступление затмений Солнца и Луны, появление комет, показывая возможность естественнонаучного объяснения происхождения и эволюции Земли и других небесных тел, астрономия подтверждает, что предела человеческому познанию нет.
В прошлом веке один из философов-идеалистов, доказывая ограниченность человеческого познания, утверждал, что, хотя люди и сумели измерить расстояния до некоторых светил, они никогда не смогут определить химический состав звезд. Однако вскоре был открыт спектральный анализ, и астрономы не только установили химический состав атмосфер звезд, но и определили их температуру. Несостоятельным оказались и многие другие попытки указать границы человеческого познания. Так, ученые сначала теоретически оценили температуру лунной поверхности, затем измерили ее с Земли при помощи термоэлемента и радиометодов, потом эти данные были подтверждены приборами автоматических станций, созданных и посланных людьми на Луну.
2. Масштабы Вселенной
Расстояния между отдельными галактиками обычно в десятки раз превосходят их размеры. Чтобы яснее представить себе масштабы Вселенной, внимательно изучите рисунок 1.
Изучая законы движения, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем, астрономия дает нам представление о строении и развитии Вселенной в целом.
Проникнуть в глубины Вселенной, изучить физическую природу небесных тел можно при помощи телескопов и других приборов, которыми располагает современная астрономия благодаря успехам, достигнутым в различных областях науки и техники.
Как астрономия связана с другими науками
Значение астрономии в обществе
Астрономия – наука о движении, строении и развитии небесных тел и их систем, вплоть до Вселенной в целом.
Эта наука является одной из наиболее древних. Ее первые задатки появились в Египте, Вавилоне и Китае. Тогда люди наблюдали и начали понимать, что на небе существует некоторое движение небесных объектов, и все они передвигаются по определенной траектории.
В современном обществе астрология имеет большое значение. Она применяется в навигации, авиации, космонавтике, геодезии, картографии. ГЛОНАСС и GPS также работают на фундаментальных основах астрономии. Эта наука позволяет определить движение планеты относительно Солнца и друг друга, выясняет негативное воздействие астероидов и комет.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Современная астрономия делится на ряд разделов, которые тесно взаимосвязаны между собой. Главными разделами астрономии являются:
Таким образом, астрономия — это естественная наука о Вселенной. Предметом ее изучения являются космические явления, процессы и объекты. Благодаря ей, мы знаем о звездах, планетах, спутниках, астероидах и кометах. Также эта наука дает целостное представление о расположении небесных тел, движении и образовании их систем.
Особенности взаимодействия
Астрономия — это естественная наука, которая взаимодействует с другими областями знаний. К ним относятся такие дисциплины, как:
Астрономия и история. С помощью астрономических знаний можно реконструировать прошедшие события. Благодаря им мы знаем, что летоисчисление в античные времена было не линейным, а циклическим. Это значит, что счет велся в основном по годам правления владыки.
С приходом нового правителя цикл обнулялся и начинался новый. Календарь мог быть лунным и солнечным. Дошедшие до наших дней календари дают возможность сформировать целостное представление о времени происходивших событий в древней истории.
В древнем Вавилоне было составлено множество астрономических таблиц, в которых описывались первые созвездия. У шумеров появился первый Лунный календарь. Благодаря этим календарям и таблицам жрецы могли предсказывать время затмений.
Египтяне пронаблюдали, что разлив реки Нила приходится на начало лета, что связано с приходом первого восхода ярчайшей звезды неба — Сириуса. Среди стран Восточной Азии, наибольшее развитие древняя астрономия получила в Китае. Именно там содержится множество астрономических сведений.
Астрономия и химия. Эти две науки связывает химическая эволюция Вселенной. В ней затрагиваются вопросы исследований происхождения и распространенности химических элементов и их изотопов в космосе. Астрохимия тесно взаимосвязана с астрофизикой, космогонией и космологией.
Данная наука занимается изучением небесных тел, влиянием космических тел на протекание химических реакций во Вселенной. У ученых большой интерес вызывают исследования химических процессов, которые в силу своей сложности и масштабов невозможно производить в земных лабораториях.
Взаимодействие астрономии и химии позволили сделать много научных открытий, таких как:
Астрономия и литература. Астрономические явления несомненно оказывают сильное влияние на эмоциональное состояние человека, и именно их затрагивают авторы в своих произведениях. Например, описание неба, звездной системы, планет. Многие поэты, при написании своих работ, упоминали небесные тела.
Например, А.С.Пушкин писал:
«Надо мной в лазури ясной
светит звездочка одна —
справа запад звездно-красный,
слева близкая Луна».
Из этого четверостишия можно узнать очень много информации из области астрономии, а это значит, что поэт увлекался этой наукой. Также литературные произведения на тему звездного неба писали Марина Цветаева и А.М.Булгаков.
Астрономические наблюдения несут в себе мощный эмоциональный заряд, демонстрируют могущество человеческого разума и его способности познавать мир, воспитывают чувство прекрасного. Так появились древние мифы, легенда, литературные произведения, научно-фантастическая литература.
Астрономия и обществознание. Эта взаимосвязь определяется тем, что астрономия как наука имеет общечеловеческий, гуманитарный аспект и вносит наибольший вклад в выяснение места человека во Вселенной.
Астрономия и биология, или по-другому, астробиология — наука, которая занимается изучением происхождения эволюции и распространения жизни на других планетах во Вселенной. Данная наука осуществляется на пригодных для жизни мест обитания как в Солнечной Системе, так и за ее пределами.
Астрономию и биологию связывают;
Астрономия и математика постоянно работают с системой координат. К ним относятся вычисление расположения звезд на небе, составление карт, запуски спутников, определение расстояния до звезд, их расположение на карте звездного неба, размеры галактики, скорость ее вращения, траектория движения планет и их размер.
Раньше для измерения расстояния от Земли до Солнца и Луны, ученым Райханом Беруни была придумана теория теней и метод параллакса. Сейчас для этого используется метод радиолокации. Все это подчинено математическим правилам и законам. В основу астрономии положен математический аппарат.
Астрономия и география. Благодаря взаимосвязи этих двух наук, люди в древние времена узнавали дату религиозных праздников, время разлива рек, что играло существенную роль для занятия земледелием. Они научились ориентироваться на местности с помощью небесных светил.
Так, благодаря географической науке, Аристотель сделал величайшее открытие о шарообразности Земли, а Эратосфен определил ее размеры. При помощи астрономии появилась возможность исследовать Землю «из вне» как одно целое. Морские корабли в своих дальних плаваниях также ориентировались по звездам.
Птолемей, будучи астрономом и основоположником математической географии, создал 27 карт Земли. В 1492 году создан первый в мире глобус ученым Мартином Бехаймом, в котором были отмечены такие материки, как Европа, Азия, Африка.
В 17 веке Галилео Галилей создал зрительную трубу, через которую можно было рассмотреть небесные тела и определить их географические координаты. А позже учёный Снеллиус смог произвести первые измерения градуса с помощью созданного им метода триангуляции.
Схема с примерами
Растущая взаимосвязь с естественно-математическими науками обусловлена современными тенденциями в развитии познания окружающего мира: развитию и укреплению «межнаучных» связей и ликвидации монополизма на исключительно «свои» объекты науки с использованием собственных специфических методов исследования.
Гелиобиология — раздел биофизики, который занимается изучением влияния изменений активности Солнца на земные организмы.
Ксенобиология — подраздел синтетической биологии, изучающий создание и управление биологическими устройствами и системами. Она описывает форму биологии, которая не знакома науке и не встречается в природе.
Предмет астрономии что изучает астрономия ее связь с другими науками
Небесный свод, горящий славой,
Таинственно глядит из глубины,
И мы плывем, пылающею бездной
Со всех сторон окружены.
Ф. Тютчев
Тема: Предмет астрономии.
Оборудование: Ф. Ю. Зигель “Астрономия в ее развитии”, Теодолит, Телескоп, плакаты “телескопы”, “Радиоастрономия”, д/ф. “Что изучает астрономия”, «Крупнейшие астрономические Обсерватории», к/ф «Астрономия и мировоззрение», «астрофизические методы наблюдений». Глобус Земли, диапозитивы: фотографии Солнца, Луны и планет, галактик. CD- «Red Shift 5.1» или фотографии и иллюстрации астрономических объектов из мультимедийного диска «Мультимедиа библиотека по астрономии». Показать Календарь Наблюдателя на сентябрь (взять с сайта Астронет), пример астрономического журнала (электронного, например Небосвод). можно показать отрывок из фильма Астрономия (ч.1, фр. 2 Самая древняя наука).
Межпредметная связь: Прямолинейное распространение, отражение, преломление света. Построение изображений, даваемых тонкой линзой. Фотоаппарат (физика, VII кл). Электромагнитные волны и скорость их распространения. Радиоволны. Химическое действие света (физика, X кл).
Вводная беседа (2 мин)
Все тела находятся в непрерывном движении, изменении, развитии. Планеты, звезды, галактики имеют свою историю, нередко исчисляемую млрд. лет.
История астрономии (можно фрагмент фильма Астрономия (ч.1, фр. 2 Самая древняя наука))
Астрономия – одна из самых увлекательных и древнейших наук о природе – исследуется не только настоящее, но и далекое прошлое окружающего нас макромира, а также вырисовать научную картину будущего Вселенной.
Потребность в астрономических знаниях диктовалась жизненной необходимостью:
Этапы развития астрономии
I-й Античный мир (до н. э). Философия →астрономия → элементы математики (геометрия).
Древний Египет, Древняя Ассирия, Древние Майя, Древний Китай, Шумеры, Вавилония, Древняя Греция. Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии: ФАЛЕС Милетский (625-547, Др.Греция), ЕВДОКС Книдский (408- 355, Др. Греция), АРИСТОТЕЛЬ (384-322, Македония, Др. Греция), АРИСТАРХ Самосский (310-230, Александрия, Египет), ЭРАТОСФЕН (276-194, Египет), ГИППАРХ Родосский(190-125г, Др.Греция). подробнее
II-ой Дотелескопический период. (наша эра до 1610г). Упадок науки и астрономии. Развал Римской империи, набеги варваров, зарождение христианства. Бурное развитие арабской науки. Возрождение науки в Европе. Современная гелиоцентрическая система строения мира. Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии в данный период: Клавдий ПТОЛЕМЕЙ (Клавдиус Птоломеус)( 87-165, Др. Рим ), БИРУНИ, Абу Рейхан Мухаммед ибн Ахмед аль – Бируни (973-1048, совр. Узбекистан), Мирза Мухаммед ибн Шахрух ибн Тимур (Тарагай) УЛУГБЕК(1394 –1449, совр. Узбекистан), Николай КОПЕРНИК (1473-1543,Польша), Тихо(Тиге) БРАГЕ (1546- 1601, Дания).
III-ий Телескопический до появления спектроскопии (1610-1814гг). Изобретение телескопа и наблюдения с его помощью. Законы движения планет. Открытие планеты Уран. Первые теории образования Солнечной системы. Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии в данный период: Галилео ГАЛИЛЕЙ (1564-1642, Италия), Иоганн КЕПЛЕР (1571-1630, Германия), Ян ГАВЕЛИЙ (ГАВЕЛИУС) (1611-1687, Польша), Ганс Христиан ГЮЙГЕНС (1629-1695, Нидерланды), Джованни Доминико (Жан Доменик) КАССИНИ> (1625-1712, Италия-Франция), Исаак НЬЮТОН (1643-1727, Англия), Эдмунд ГАЛЛЕЙ ( ХАЛЛИ, 1656-1742, Англия), Вильям (Уильям) Вильгельм Фридрих ГЕРШЕЛЬ (1738-1822, Англия), Пьер Симон ЛАПЛАС (1749-1827, Франция).
IV-ый Спектроскопия. До фотографии. (1814-1900гг). Спектроскопические наблюдения. Первые определения расстояния до звезд. Открытие планеты Нептун. Ученые, внесшие значительный вклад в развитие астрономии в данный период: Йозеф фон ФРАУНГОФЕР (1787-1826, Германия), Василий Яковлевич (Фридрих Вильгельм Георг) СТРУВЕ (1793-1864, Германия-Россия), Джордж Бидделл ЭРИ (ЭЙРИ, 1801-1892, Англия), Фридрих Вильгельм БЕССЕЛЬ (1784-1846, Германия), Иоганн Готфрид ГАЛЛЕ (1812-1910, Германия), Уильям ХЕГГИНС (Хаггинс, 1824-1910, Англия), Анжело СЕККИ (1818-1878, Италия), Федор Александрович БРЕДИХИН (1831-1904, Россия), Эдуард Чарльз ПИКЕРИНГ (1846-1919, США).
V-ый Современный период (1900-наст.время). Развитие применения в астрономии фотографии и спектроскопических наблюдений. Решение вопроса об источнике энергии звезд. Открытие галактик. Появление и развитие радиоастрономии. Космические исследования. Подробнее смотрите Хронологию.
Современная астрономия – фундаментальная физико-математическая наука, развитие которой непосредственно связано с НТП. Для исследования и объяснения процессов используется весь современный арсенал разнообразных, вновь возникших разделов математики и физики. Существует и профессия астронома.
Основные разделы астрономии:
При сильном увеличении >500 х видно колебания воздуха, поэтому телескоп необходимо располагать как можно выше в горах и где небо часто безоблачно, а еще лучше за пределами атмосферы ( в космосе).
Задача (самостоятельно-3 мин): Для 6м телескопа– рефлектора в Специальной астрофизической обсерватории (на северном Кавказе) определить разрешающую способность, светосилу и увеличение, если используется окуляр с фокусным расстоянием 5см (F=24м). [Оценка по скорости и правильности решения] Решение: α= 14 » /600 ≈ 0,023″ [при α= 1″ спичечная коробка видна на расстоянии 10км]. Е=(D/dхр) 2 =(6000/5) 2 = 120 2 =14400 [во столько раз собирает больше света, чем глаз наблюдателя] W=F/f=2400/5=480
Небесные тела дают излучение: свет, инфракрасное, ультрафиолетовое, радиоволны, рентгеновское, гамма – излучения. Так как атмосферы мешает прониканию лучей к земле c λ
l. Закрепление материала [6мин].
Вопросы:
Домашнее задание: Введение, §1; вопросы и задания для самоконтроля (стр11), №6 и 7 составить схемы, желательно бы на уроке; стр29-30 (п.1-6) – главные мысли.
При подробном изучении материала об астрономических инструментах можно предложить ученикам вопросы и задачи:
1. Определите основные характеристики телескопа Г. Галилея.
2. В чем преимущества и недостатки оптической системы рефрактора Галилея по сравнению с оптической схемой рефрактора Кеплера?
3. Определите основные характеристики БТА. Во сколько раз БТА мощнее МШР?
4. В чем преимущества телескопов, установленных на борту космических аппаратов?
5. Какими условиями должно удовлетворять место для строительства астрономической обсерватории?
Урок оформили члены кружка “Интернет технологии” 2002г: Прытков Денис (10кл) и Дисенова Анна (9кл). Изменен 01.09.2007г
Предмет астрономии что изучает астрономия ее связь с другими науками
Вопрос о положении Земли во Вселенной, о том, неподвижна она или движется вокруг Солнца, в XVI-XVII вв. приобрел важное значение как для астрономии, так и для миропонимания. Гелиоцентрическое учение Николая Коперника явилось не только важным шагом в решении этой научной проблемы, но и способствовало изменению стиля научного мышления, открыв новый путь к пониманию происходящих явлений.
Много раз в истории развития науки отдельные мыслители пытались ограничить возможности познания Вселенной. Пожалуй, последняя такая попытка случилась незадолго до открытия спектрального анализа. «Приговор» был суров: «Мы представляем себе возможность определения их (небесных тел) форм, расстояний, размеров и движений, но никогда, никакими способами мы не сможем изучить их химический состав. » (О. Конт).
Изучаются движение в гравитационном и магнитном полях, описание состояния вещества; процессы излучения; индукционные токи в плазме, образующей космические объекты. Разрабатываются способы удержания плазмы в ограниченном объеме, концепция «бесстолкновительной» плазмы, МГД-генераторы, квантовые усилители излучения (мазеры) и т. д.
Астрономические наблюдения издавна позволяли людям ориентироваться в незнакомой местности и на море. Развитие астрономических методов определения координат в XV-XVII вв. в немалой степени было обусловлено развитием мореплавания и поисками новых торговых путей. Составление географических карт, уточнение формы и размеров Земли на долгое время стало одной из главных задач, которые решала практическая астрономия. Искусство прокладывать путь по наблюдениям за небесными светилами, получившее название навигация, используется теперь не только в мореходном деле и авиации, но и в космонавтике.
Астрономию и химию связывают вопросы исследования происхождения и распространенности химических элементов и их изотопов в космосе, химическая эволюция Вселенной. Возникшая на стыке астрономии, физики и химии наука космохимия тесно связана с астрофизикой, космогонией и космологией, изучает химический состав и дифференцированное внутреннее строение космических тел, влияние космических явлений и процессов на протекание химических реакций, законы распространенности и распределения химических элементов во Вселенной, сочетание и миграцию атомов при образовании вещества в космосе, эволюцию изотопного состава элементов. Большой интерес для химиков представляют исследования химических процессов, которые из-за их масштабов или сложности трудно или совсем невоспроизводимых в земных лабораториях (вещество в недрах планет, синтез сложных химических соединений в темных туманностях и т. д.).
Астрономия и химия помогли друг другу в открытии новых химических элементов в атмосфере звезд, в становлении спектральных методов; в изучении химических свойства газов, составляющих небесные тела; в открытии в межзвездном веществе молекул, содержащих до девяти атомов, в доказательстве существования сложных органических соединений метилацетилена и формамида и т. д.
Связь астрономии и биологии определяется их эволюционным характером. Астрономия изучает эволюцию космических объектов и их систем на всех уровнях организации неживой материи аналогично тому, как биология изучает эволюцию живой материи. Астрономию и биологию связывают проблемы возникновения и существования жизни и разума на Земле и во Вселенной; гипотезы происхождения жизни, приспособляемость и эволюция живых организмов; проблемы земной и космической экологии и воздействия космических процессов и явлений на биосферу Земли; загрязнение окружающего космического пространства веществом и излучением.
Связь астрономии с историей и обществоведением, изучающим развитие материального мира на качественно более высоким уровне организации материи, обусловлена влиянием астрономических знаний на мировоззрение людей и развитие науки, техники, сельского хозяйства, экономики и культуры; вопрос о влиянии космических процессов на социальное развитие человечества остается открытым.
Красота звездного неба будила мысли о величии мироздания и вдохновляла писателей и поэтов. Астрономические наблюдения несут в себе мощный эмоциональный заряд, демонстрируют могущество человеческого разума и его способности познавать мир, воспитывают чувство прекрасного, способствуют развитию научного мышления. Так появились древние мифы и легенды как литературные произведения; научно-фантастическая литература.