Астрономія від спостережень до теорії (реферат)


Поділитись з друзями:
 
 

 

 

Спостереження. Експеримент. Теорія. Одне з основ­них положень теорії пізнання діалектичного матеріа­лізму полягає в тому, що процес пізнання людиною навколишнього світу проходить у напрямі від живого споглядання до абстрактного мислення, а від нього - до практики.

Вихідним моментом наукового пізнання є спостере­ження різних об'єктів і природних процесів. Ці спосте­реження можуть здійснюватись як за допомогою органів чуттів, так і за допомогою різних приладів та інструмен­тів, що розширюють можливості цих органів. Безпосе­редньо чи за допомогою спеціальних пристроїв: елек­тронних мікроскопів, телескопів, радіотелескопів, інших вимірювальних приладів - дослідник спостерігає плин тих чи інших природних процесів, реєструє події, що відбуваються, проводить потрібні вимірювання.

Маючи органи зору, що здатні сприймати видиме світло, люди почали вивчати Всесвіт з тих об'єктів, які вони могли безпосередньо спостерігати на небі. І протя­гом багатьох століть астрономія залишалася виключно оптичною наукою. А основним інструментом дослідників Всесвіту був телескоп - прилад, що в багато разів збільшує чутливість людського ока.

Однак можливості астрономічних спостережень об­межені натуральним ходом природних процесів. Скажі­мо, планету Марс дослідники Всесвіту можуть спостері­гати у телескопи з наземних обсерваторій лише протя­гом кількох місяців у межах кожних двох років. У решту часу Марс губиться в яскравих променях Сонця і прак­тично недоступний для телескопічних спостережень. А великих протистоянь Марса, коли ця планета най­ближче підходить до Землі, доводиться чекати роками.

У не менш складному становищі опиняються вчені при спостереженні сонячної корони - зовнішньої оболонки нашого денного світила. З наземних обсерваторій у звичайних умовах корону не видно: її слабке сяйво гу­биться у променях сонячної фотосфери - найбільш яскравого шару сонячної поверхні, який ми й спосте­рігаємо на небі у вигляді сліпучого диска.

Звичайно, всередині телескопа можна встановити спеціальну заслінку, що перекривав фотосферу. Але цей метод дає результати тільки на гірських обсерваторіях. Найкращі умови для вивчення сонячної корони вини­кають тільки під час повних сонячних затемнень, коли диск Місяця перекриває яскраву фотосферу. Але, по-перше, повні сонячні затемнення відбуваються досить рідко, їхніх повторень інколи доводиться чекати рока­ми, а в одному й тому самому місці повні сонячні затем­нення звичайно повторюються лише через багато сотень років. Так, за весь час існування Москви, тобто майже за 850 років, у цьому районі відбулося лише три повні затемнення, а чергове спостерігатиметься лише 16 жовт­ня 2126 року.

По-друге, повна фаза затемнень, під час якої тільки й можна спостерігати сонячну корону, триває лише кілька хвилин.

Десятиріччями, а іноді й століттями доводиться очі­кувати появи яскравих комет, проходження Меркурія по диску Сонця, спалахів наднових зір у нашій Галак­тиці. І таких труднощів при вивченні космічних явищ є чимало.

На відміну од спостерігача експериментатор має мо­жливість безпосередньо активно впливати на об'єкт, що вивчається (нагрівати його, піддавати дії хімічних ре­човин, механічних навантажень, електричних і магнітних полів тощо), змінювати його стан і спостерігати наслідки таких змін. Експеримент, у принципі, може бути повто­рений у будь-який час і яку завгодно кількість разів. Крім того, в процесі дослідження експеримент можна видозмінювати, вносити у його постановку певні поправ-

ки і тим самим діставати принципово нові резуль­тати.

Таким чином, експеримент - дійовіший і ефективні­ший спосіб наукового дослідження, ніж спостереження.

Поширеною в думка, що астрономія - наука пасив-но-спостережна і в ній, принаймні до створення дослід­них космічних апаратів, не було місця для експерименту. Однак це помилкове уявлення.

Зрозуміло, дистанційний характер астрономічних до­сліджень накладав на вивчення космічних явищ певну специфіку, але, з другого боку, астрономічні спостере­ження, незважаючи на величезні відстані, що відділя­ють дослідника від об'єктів, які він вивчає, зовсім не такий вже пасивний спосіб вивчення природи, як може здатися на перший погляд. Як підкреслює академік В. А. Амбарцумян, і спостерігач у більшості випадків має можливість активно вибирати об'єкти спостереження відповідно до своїх дослідницьких завдань.

Одним із прикладів такого активного підходу до астрономічних спостережень є «метод порівняння». Для вивчення якого-небудь об'єкта, що цікавить астрономів, підбираються подібні до нього за природою космічні об'єкти. В процесі спостережень з'ясовується, що у цих об'єктів спільне і чим вони різняться. Аналіз причин, які породжують цю подібність і цю відмінність, може дати цінну додаткову інформацію, що відкрив шлях до пі­знання закономірностей досліджуваного об'єкта. Так, Землю порівнюють з іншими планетами Сонячної си­стеми, Сонце - з іншими зорями, нашу Галактику - з іншими зоряними островами Всесвіту.

Можливими в астрономії є також дослідження, що фактично наближаються до експериментальних. Тільки умови для таких досліджень створює не експеримента­тор, а сама природа. І завдання вченого полягає в тому, щоб наперед передбачити таку можливість і скориста­тися з неї для дослідження того чи іншого явища.

Одним з перших «космічних експериментів», викори­станих людиною, було визначення форми Землі за допо­могою... місячних затемнень. Наші предки не могли полишити Землю й поглянути на неї з великої відстані, як це вдається зробити у наш час за допомогою косміч­них апаратів. Можливість «побачити» Землю ніби «з бо­ку» надала сама природа.

Як відомо, місячні затемнення відбуваються тому, що у своєму русі довкола Землі Місяць час од часу потрап­ляє в тінь, яку відкидав в світовий простір у променях Сонця непрозоре тіло Землі. Видатний мислитель Ста­родавньої Греції Арістотель одним з перших звернув увагу на ту обставину, що при всіх без винятку місяч­них затемненнях, які будь-коли спостерігалися людь­ми, контур земної тіні на Місяці завжди мав форму круга.

Арістотель дійшов висновку: Земля є кулястою, бо тільки куля може за будь-яких положень відкидати не-змінно круглу тінь.

Цікаво, що під час місячних затемнень природа, так би мовити, паралельно ставить ще один важливий експеримент. У період повного затемнення прямі проме­ні Сонця не можуть досягти поверхні Місяця - їм засту­пає дорогу Земля. Але ті сонячні промені, які проходять через високі шари повітряної оболонки Землі, заломлю­ються і частково досягають місячної поверхні, надаючи їй червонястого відтінку. За цим відтінком можна роби­ти висновки про фізичний стан верхньої атмосфери нашої планети.

Сонячне світло бере безпосередню участь ще в одно­му космічному експерименті, який свого часу зумовив одне з найважливіших відкриттів у галузі планетної астрономії. Йдеться про так зване проходження Венери по диску Сонця. Через певні проміжки часу Земля і Ве-нера опиняються на одній прямій із Сонцем, і оскільки хмарна планета знаходиться ближче до денного світила,

ніж Земля, то з Землі можна спостерігати, як Венера «вступає» на край сонячного диска і сходить з нього.

Великий російський учений М. Ломоносов, за життя якого відбувалося чергове проходження Венери по диску Сонця, вперше підійшов до спостереження цього явища з наукових позицій. Він звернув увагу на те, що в мо­мент, коли вона сходила з нього, довкола планети спа­лахнув світлий обідок. Ломоносов цілком правильно витлумачив результат цього експерименту, поставленого природою: світний обідок навколо Венери - результат заломлення сонячних променів в атмосфері планети.* Це відкриття по суті поклало початок планетній астро­номії.

Яскравий приклад застосування з метою наукового дослідження космічної ситуації - перевірка одного в основних висновків загальної теорії відносності Ейн­штейна про викривлення світлових променів під дією сили тяжіння. Для цього використовується момент пов­ної фази сонячного затемнення, коли з'являється уні­кальна можливість одночасно сфотографувати перекри­тий Місяцем сонячний диск і зорі, що знаходяться в цей момент поблизу його краю. Потім одержані фотографії порівнюють із звичайними знімками зоряного неба. І якщо розташування одних і тих самих зірок на цих фотографіях не збігається, то за їх зміщенням можна оцінити ступінь викривлення світлових променів при проходженні у безпосередній близькості від Сонця.

Для перевірки справедливості загальної теорії від­носності Ейнштейна можуть бути використані спостере­ження й інших фізичних ефектів космічного порядку, існування яких вона передбачає. Один з них полягає в тому, що в момент повної фази сонячного затемнення, коли Місяць опиняється між Сонцем і Землею, гравіта­ційний вплив Сонця на Землю має слабшати.

Згідно з розрахунками, що грунтуються на загальній теорії відносності, зміна прискорення вільного падіння

біля земної поверхні, зумовлена проходженням Місяця між Сонцем і Землею, має відбитися в шістнадцятому знаці після коми. Проте приладів, здатних здійснювати вимірювання з такою точністю, у розпорядженні вчених немає. Проте вже є прилади, які дають змогу розв'язу­вати у певному смислі зворотне завдання: перевірити, чи не є ефект, про який йде мова, істотнішим, ніж передба­чає теорія. Для науки і такі результати мають неабияке значення.

Подібні спостереження були здійснені радянськими вченими під час повного сонячного затемнення 31 липня 1981 року за допомогою створеного в Інституті автома­тики і електрометрії Сибірського відділення АН СРСР лазерного гравіметра. Цей унікальний інструмент дає можливість вимірювати прискорення вільного падіння з точністю до дев'ятого знаку після коми.

Результати спостережень з висновками теорії від­носності не розійшлися - у межах точності приладу ніяких змін прискорення вільного падіння виявлено не було.

Аматорська астрономія. Аматорські заняття астроно­мічними спостереженнями відкриють школяреві новий і захоплюючий світ - світ космічних явищ.

Але найголовніше полягає в тому, що ці заняття ви­робляють у людини чимало дуже важливих і цінних якостей: точність, уміння працювати з книгою, само­стійність у розв'язанні завдань, акуратність, уміння аналізувати здобуті результати, спостережливість, ви­тримку, терпіння, вміння мислити. Безпосереднє зітк­нення з процесом наукового дослідження сприяє також формуванню діалектико-матеріалістичного світогляду.

Але й це не все: залучення до астрономічних спосте­режень та досліджень приносить величезну радість - радість самостійного пізнання навколишнього світу.

І зовсім не обов'язково, щоб у майбутньому учень, який захоплюється астрономічними спостереженнями, став астрономом-професіоналом. Яку б спеціальність він не обрав, де б не працював, досвід та навички, набуті в процесі аматорських занять астрономією, не раз підуть йому на користь.

Вітаємо вас на сайті ForFun.pp.ua! Зараз ви переглядаєте матеріал під назвою "Астрономія від спостережень до теорії (реферат)", із категорії "Астрономія", який є складовою архіву нашої безкоштовної бібліотеки. На сторінках нашого сайту ви знайдете багато матеріалів: ГДЗ, творів переказів, конспектів, презентацій, ДПА, ЗНО, методички, посібники до уроків та багато іншого. На сайті  доступний швидкий пошук та безкоштовний доступ до будь-якого матеріалу. Легкого навчання та викладання!
 
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі!
Реєстрація | Вхід