Астрономия. Характеристика небесных тел солнечной системы

Объекты астрономии

Астрономия прошла долгое развитие от первых попыток древними людьми что-то узнать о мироздании, до современных технологичных аппаратов, позволяющих заглянуть в глубь Вселенной и узнать её прошлое и будущее. Рассмотрим кратко, что является объектами изучения современной астрономии.

В астрономии объектами изучения являются небесные тела, расположенные в том числе и в нашей Солнечной системе (Солнце, планеты, метеориты и т. д).

Итак, какими же особенностями обладает астрономический объект?

Астрономический объект (или тело) имеет следующие характеристики.

Определение 1

Астрономический объект это, как правило, некое тело которое имеет обособленную, связанную гравитацией структуру. Иногда, эта структура может быть связана электромагнетизмом. Такими объектами, в частности, являются астероиды, спутники, планеты, а также звезды.

Исследователи отмечают, что в изучаемой ими Вселенной просматривается явно некая иерархическая структура. Так, астрономы могут наблюдать, что галактики организуются в группы и скопления галактик, а те в свою очередь - в сверхскопления. При этом галактики образуют то, что астрономы называют «наблюдаемой Вселенной».

Как галактики, так и карликовые галактики могут иметь разнообразные структуры. Такая структура определяется особенностями формирования и эволюции галактик, и особенностями взаимодействия с иными галактиками.

Так, в зависимости от типа галактики, у неё может быть несколько различных компонентов, таких как:

• спиральные рукава,
• гало,
• ядро.

Отметим, что согласно современным представлениям, в ядре большинства галактик существуют массивные черные дыры. Данные черные дыры и приводят в результате к появлению активных ядер. Кроме того, у галактик могут существовать спутники. Спутниками галактик могут быть карликовые галактики и шаровые звездные скопления.

Отметим также и особенности формирования составных частей галактики. Такие части сформированы из газа и пыли, которые собираются гравитацией в иерархическом порядке. На данном уровне мы встречаем в основном звезды. Они собираются в звездные скопления, которые формируются в регионах так называемого звездообразования.

Разнообразие типов звезд обусловлено такими причинами как их масса, состав и идущая в этом момент эволюция звезды. Звезды также могут объединяться в звездные системы.

Звездные системы, в свою очередь, состоят из нескольких частей, которые обращаются друг вокруг друга или же вокруг центра массы.

В свою очередь планетарные системы и малые тела, такие как астероиды, кометы и т. д. формируются процессами (называемыми аккреционными), происходящими в протопланетном диске. Этот диск окружает новорожденные звезды.

Объекты Солнечной системы

Рассмотрим как пример объекты Солнечной системы.

Рисунок 1. Объекты Солнечной системы. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Замечание 1

Солнечная система представляет собою планетную систему в состав которой входит центральная звезда по имени Солнце. Также в Солнечную систему входят все прочие естественные космические объекты которые обращаются вокруг нашего светила. Солнечная система согласно научным данным сформировалась в результате гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд. лет назад.

Отметим, что общая масса Солнечной системы равна 1,0014 M☉. При этом большая часть массы приходится как раз на Солнце.

Меркурий, Венера, Земля и Марс расположены ближе всего к Солнцу и их называют планетами земной группы. Эти планеты состоят в основном из силикатов и металлов.

Следующие четыре планеты более удалены от Солнца. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Их называют также газовыми гигантами. Эти планеты обладают гораздо большей массой чем планеты земной группы.

Самые крупные планеты Солнечной системы Юпитер и Сатурн состоят в основном из водорода и гелия.

Газовые гиганты меньшего размера - Уран и Нептун, кроме водорода и гелия имеют в своем составе метан и угарный газ. Также эти планеты выделяются в отдельный класс «ледяных гигантов».

Кроме того, шесть планет из восьми и четыре карликовые планеты имеют естественные спутники. Планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун имеют такую особенность как окружающие их кольца пыли и иных частиц.

В Солнечной системе присутствуют также две области, которые имеют в своем наличии множество малых тел. Это, пояс астероидов, который находится между Марсом и Юпитером. По составу данный пояс схож с планетами земной группы. Астероиды как и планеты земной группы состоят в основном из силикатов и металлов.

Самыми крупными объектами рассматриваемого пояса астероидов являются следующие небесные тела: планета Церера, а также астероиды Паллада, Веста и Гигея.

За орбитой планеты Нептун находятся так называемые транснептуновые объекты. Они состоят в основном из замерзшей воды, аммиака и метана. Наиболее крупными из них считаются такие объекты как:

• Плутон,
• Седна,
• Хаумеа,
• Макемаке,
• Квавар,
• Эрида.

Замечание 2

Отметим, что не так давно Плутон считался девятой планетой Солнечной системой, но был «разжалован» в связи с дополнительными научными изысканиями.

Также в нашей Солнечной системе присутствуют такие виды малых астрономических объектов как планетные квазиспутники и троянцы, кентавры, околоземные астероиды, дамоклоиды. Кроме того, по Солнечной системе происходят перемещения комет, метеороидов и космической пыли. .

Заметим также, что существует и солнечный ветер, который является потоком плазмы от нашего Солнца. Этот солнечный ветер образует границу гелиосферы в межзвездной среде. Гелиосфера простирается по наблюдениям специалистов до самого края рассеянного диска. В свою очередь, так называемое, облако Оорта, которое служит источником долгопериодических комет, простирается по оценкам специалистов приблизительно в тысячу раз дальше, чем гелиосфера.

Определение и классификация небесных тел, основные физические и химические характеристики астрономических объектов Солнечной системы.

Содержание статьи:

Небесные тела - это объекты, расположенные в Наблюдаемой Вселенной. Такими объектами могут являться естественные физические тела или их ассоциации. Все они характеризуются обособленностью, а также представляют собой единую структуру, связанную гравитацией или электромагнетизмом. Изучением данной категории занимается астрономия. В этой статье предлагается к вниманию классификация небесных тел Солнечной системы, а также описание их основных характеристик.

Классификация небесных тел Солнечной системы

Классификация небесных тел Солнечной системы по составу:

• Силикатные небесные тела . Данная группа небесных тел именуется силикатной, т.к. основным компонентом всех ее представителей являются каменно-металлические породы (около 99% от всей массы тела). Силикатная составляющая представлена такими тугоплавкими веществами, как кремний, кальций, железо, алюминий, магний, сера и др. Присутствуют также ледяные и газовые компоненты (вода, лед, азот, углекислота, кислород, гелий водород), однако их содержание мизерное. К этой категории относятся 4 планеты (Венера, Меркурий, Земля и Марс), спутники (Луна, Ио, Европа, Тритон, Фобос, Деймос, Амальтея, др), более миллиона астероидов, обращающихся между орбитами двух планет - Юпитера и Марса (Паллада, Гигея, Веста, Церера и др.). Показатель плотности - от 3 грамм на кубический сантиметр и более.
• Ледяные небесные тела . Эта группа является самой многочисленной в Солнечной системе. Основная составляющая - ледяная компонента (углекислота, азот, водяной лед, кислород, аммиак, метан и др.). В меньшем количестве присутствует силикатная компонента, а объем газовой крайне незначительный. Эта группа включает одну планету Плутон, крупные спутники (Ганимед, Титан, Каллисто, Харон и др.), а также все кометы.
• Комбинированные небесные тела . Составу представителей данной группы присуще наличие в больших количествах всех трех компонент, т.е. силикатной, газовой и ледяной. К небесным телам с комбинированным составом относится Солнце и планеты-гиганты (Нептун, Сатурн, Юпитер и Уран). Эти объекты характеризуются быстрым вращением.

Характеристика звезды Солнце

Солнце имеет ядро, вокруг которого образовывается зона излучения, где происходит перенос энергии. Далее следует зона конвекции, в которой зарождаются магнитные поля и движения солнечного вещества. Видимая часть Солнца может быть названа поверхностью этой звезды только условно. Более правильная формулировка - фотосфера или сфера света.

Притяжение внутри Солнца настолько велико, что фотон из его ядра на то, чтобы добраться до поверхности звезды, затрачивает сотни тысяч лет. При этом его путь от поверхности Солнца до Земли составляет всего 8 минут. Плотность и размеры Солнца позволяют притягивать другие объекты Солнечной системы. Ускорение свободного падения (силы тяжести) в поверхностной зоне равно почти 28 м/с 2 .

Характеристика небесного тела звезды Солнце имеет следующий вид:

1. Химический состав. Основные компоненты Солнца - это гелий и водород. Естественно, звезда включает и другие элементы, однако их удельный вес очень мизерный.
2. Температура. Значение температуры существенно различается в разных зонах, так, в ядре она достигает 15.000.000 градусов Цельсия, а на видимой части - 5.500 градусов Цельсия.
3. Плотность. Составляет 1,409 г/см 3 . Самая большая плотность отмечена в ядре, наименьшая - на поверхности.
4. Масса. Если описывать массу Солнца без математических сокращений, то число будет выглядеть, как 1.988.920.000.000.000.000.000.000.000.000 кг.
5. Объем. Полное значение - 1.412.000.000.000.000.000.000.000.000.000 кубических килограмм.
6. Диаметр. Этот показатель составляет 1391000 км.
7. Радиус. Радиус звезды Солнце - 695500 км.
8. Орбита небесного тела. Солнце имеет собственную орбиту, которая пролегает вокруг центра Млечного пути. Полный оборот занимает 226 миллионов лет. Расчеты ученых показали, что скорость движения невероятно высока - почти 782000 километров в час.

Характеристика планет Солнечной системы

Марс занимает второе место по изученности среди планет. Является 4-й по удаленности от Солнца. Его размеры позволяют занимать 7 место в рейтинге самых объемных небесных тел Солнечной системы. Марс имеет внутреннее ядро, окруженное внешним жидким ядром. Далее располагается силикатная мантия планеты. А после промежуточного слоя идет кора, имеющая разную толщину в различных участках небесного тела.

Рассмотрим детальнее характеристики Марса:

• Химический состав небесного тела. Основными элементами, из которых состоит Марс, являются железо, сера, силикаты, базальт, оксид железа.
• Температура. Средний показатель - -50°C.
• Плотность - 3,94 г/см 3 .
• Масса - 641.850.000.000.000.000.000.000 кг.
• Объем - 163.180.000.000 км 3 .
• Диаметр - 6780 км.
• Радиус - 3390 км.
• Ускорение силы тяжести - 3,711 м/с 2 .
• Орбита. Пролегает вокруг Солнца. Имеет округлую траекторию, далекую от идеала, т.к. в разное время расстояние небесного тела от центра Солнечной системы имеет разные показатели - 206 и 249 млн. км.

Плутон отличается такими характеристиками:

1. Состав. Основные составляющие - камень и лед.
2. Температура. Средний показатель температуры на Плутоне - -229 градусов Цельсия.
3. Плотность - около 2 г на 1 см 3 .
4. Масса небесного тела - 13.105.000.000.000.000.000.000 кг.
5. Объем - 7.150.000.000 км 3 .
6. Диаметр - 2374 км.
7. Радиус - 1187 км.
8. Ускорение силы тяжести - 0,62 м/с 2 .
9. Орбита. Планета обращается вокруг Солнца, однако орбита характеризуется эксцентричностью, т.е. в один период она удаляется до 7,4 млрд. км, в другой - приближается до 4,4 млрд. км. Орбитальная скорость небесного тела достигает 4,6691 км/с.

Основные характеристики Урана:

• Химический состав. Эта планета состоит из комбинации химических элементов. В большом количестве включает кремний, металлы, воду, метан, аммиак, водород, др.
• Температура небесного тела. Средняя температура - -224°С.
• Плотность - 1,3 г/см 3 .
• Масса - 86.832.000.000.000.000.000.000 кг.
• Объем - 68.340.000.000 км 3 .
• Диаметр - 50724 км.
• Радиус - 25362 км.
• Ускорение силы тяжести - 8,69 м/с 2 .
• Орбита. Центром, вокруг которого вращается Уран, также является Солнце. Орбита слегка вытянута. Орбитальная скорость составляет 6,81 км/с.

Характеристики спутников небесных тел

Деймос - спутник Марса, который считается одним их самых маленьких, описывается так:

1. Форма - похож на трехосный эллипсоид.
2. Размеры - 15х12,2х10,4 км.
3. Масса - 1.480.000.000.000.000 кг.
4. Плотность - 1,47 г/см 3 .
5. Состав. В состав спутника в основном входят каменистые породы, реголит. Атмосфера отсутствует.
6. Ускорение силы тяжести - 0,004 м/с 2 .
7. Температура - -40°С.

Характеристики Каллисто:

• Форма - округлая.
• Диаметр - 4820 км.
• Масса - 107.600.000.000.000.000.000.000 кг.
• Плотность - 1,834 г/см 3 .
• Состав - диоксид углерода, молекулярный кислород.
• Ускорение силы тяжести - 1,24 м/с 2 .
• Температура - -139,2°С.

Рассмотрим характеристики Оберона:

1. Форма - округлая.
2. Диаметр - 1523 км.
3. Масса - 3.014.000.000.000.000.000.000 кг.
4. Плотность - 1,63 г/см 3 .
5. Состав - камень, лед, органика.
6. Ускорение силы тяжести - 0,35 м/с 2 .
7. Температура - -198°С.

Характеристика астероидов в Солнечной системе

Ярким представителем этого класса является Гигея - один из крупнейших астероидов. Это небесное тело располагается в главном астероидном поясе. Увидеть его можно даже в бинокль, но не всегда. Он хорошо различим в период перигелия, т.е. в тот момент, когда астероид находится в самой ближней к Солнцу точке орбиты. Имеет тусклую темную поверхность.

Основные характеристики Гигеи:

• Диаметр - 4 07 км.
• Плотность - 2,56 г/см 3 .
• Масса - 90.300.000.000.000.000.000 кг.
• Ускорение силы тяжести - 0,15 м/с 2 .
• Орбитальная скорость. Среднее значение - 16,75 км/с.

Основные характеристики Матильды таковы:

1. Диаметр - почти 53 км.
2. Плотность - 1,3 г/см 3 .
3. Масса - 103.300.000.000.000.000 кг.
4. Ускорение силы тяжести - 0,01 м/с 2 .
5. Орбита. Матильда проходит полный оборот по орбите за 1572 земных суток.

У этого астероида имеется железно-никелевое ядро, покрытое каменной мантией. Протяженность самого большого кратера на Весте составляет 460 км, а глубина - 13 км.

Перечислим основные физические характеристики Весты:

• Диаметр - 525 км.
• Масса. Значение находится в пределах 260.000.000.000.000.000.000 кг.
• Плотность - порядка 3,46 г/см 3 .
• Ускорение свободного падения - 0,22 м/с 2 .
• Орбитальная скорость. Показатель средней орбитальной скорости равен 19,35 км/с. Один оборот вокруг оси Веста проходит за 5,3 часа.

Характеристика комет Солнечной системы

Галлея - небесное тело группы комет, известное человечеству еще с древних времен, т.к. ее можно увидеть невооруженным взглядом.

Характеристики Галлеи:

1. Масса. Приблизительно равна 220.000.000.000.000 кг.
2. Плотность - 600 кг/м 3 .
3. Период обращения вокруг Солнца - менее 200 лет. Сближение со звездой происходит приблизительно через 75-76 лет.
4. Состав - замерзшая вода, металл и силикаты.

Состав кометы: дейтерий (тяжелая вода), органические соединения (муравьиная, уксусная кислота и др.), аргон, крипто и др. Период обращения вокруг Солнца - 2534 года. Достоверных данных о физических характеристиках этой кометы нет.

Комета Темпеля славится тем, что является первой кометой, на поверхность которой был доставлен зонд с Земли.

Характеристика кометы Темпеля:

• Масса - в пределах 79.000.000.000.000 кг.
• Размеры. Длина - 7,6 км, ширина - 4,9 км.
• Состав. Вода, углекислый газ, органические соединения и др.
• Орбита. Меняется при прохождении кометы вблизи Юпитера, постепенно сокращаясь. Последние данные: один оборот вокруг Солнца составляет 5,52 года.

• Самым большим небесным телом по массе и диаметру является Солнце, на втором месте Юпитер, а на третьем - Сатурн.
• Наибольшая гравитация присуща Солнцу, второе место занимает - Юпитер, а третье - Нептун.
• Гравитация Юпитера способствует активному притяжению космического мусора. Ее уровень настолько велик, что планета способна вытягивать мусор с орбиты Земли.
• Самым жарким небесным телом Солнечной системы является именно Солнце - это ни для кого не секрет. А вот следующий показатель в 480 градусов Цельсия зафиксирован на Венере - второй по удаленности от центра планете. Было бы логичным предположить, что второе место должно быть у Меркурия, орбита которого проходит ближе к Солнцу, но на самом деле показатель температуры там более низкий - 430°С. Это связано с наличием у Венеры и отсутствием у Меркурия атмосферы, которая способна удерживать тепло.
• Самой холодной планетой считается Уран.
• На вопрос, плотность какого небесного тела наибольшая в рамках Солнечной системы, ответ прост - плотность Земли. На втором месте находится Меркурий, а на третьем - Венера.
• Траектория орбиты Меркурия обеспечивает длительность дня на планете, равную 58 земным суткам. Длительность одного дня на Венере равна 243 земным суткам, при этом год длится всего 225.

Содержание статьи

АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ: ОТКРЫТИЕ И ПРИСВОЕНИЕ ИМЕН. Кто дает имена звездам, планетам, лунным кратерам и горам на Венере? Можно ли за деньги присвоить звезде имя своей возлюбленной? Куда следует сообщать об астрономическом открытии? Как и кем будет назван открытый тобой объект? Эти вопросы волнуют не только астрономов и любителей астрономии, но и всех, кто каждый день слышит о новых астрономических открытиях, о появлении комет с незнакомыми именами (комета Хейла – Боппа, комета Икейя – Секки, астероид Икар, астероид Эрос) или, скажем, о возможности купить звезду и дать ей желанное имя.

Кто присваивает имена небесным телам.

Имена звездам, созвездиям и планетам начали присваивать с незапамятных времен. Раньше у каждого народа созвездия и отдельные звезды в них назывались по-разному; еще и сейчас бытуют народные названия, например, звездное скопление Плеяды называют Стожарами или Семь Сестер, Ковш Большой Медведицы тоже называют по разному: Повозка, Лось, Тесло, Плуг, Семь Мудрецов и т.п. Однако для однозначности научной терминологии в астрономии приняты европейские названия созвездий и арабо-европейские названия звезд. Они закреплены в документах Международного астрономического союза (МАС), объединяющего около 8000 астрономов из 60 стран – практически всех, кто профессионально работает в этой науке. Впрочем, не только члены МАС, но и члены менее крупных объединений астрономов (Европейское астрономическое общество, множество национальных астрономических обществ), включая также любителей астрономии, в точности следуют этой традиции, подкрепленной международным авторитетом МАС. В чем же она состоит?

Названия созвездий.

МАС строго закрепил границы и названия созвездий. Попытки «перекроить небо» – ввести новые созвездия и дать некоторым звездам новые имена – происходили вплоть до середины 19 в. Но в 1922 на I Генеральной ассамблее МАС в Риме было решено раз и навсегда определить наименования 88 созвездий, покрывающих всю небесную сферу. На III Генеральной ассамблее МАС (Лейден, 1928) были утверждены границы большинства созвездий. В 1930 бельгийский астроном Эжен Дельпорт опубликовал карты и подробное описание новых границ созвездий. После этого вносились некоторые уточнения, и только в 1935 вопрос о созвездиях был решен окончательно (см . СОЗВЕЗДИЕ).

Имена звезд.

Не существует никаких официальных документов, регламентирующих имена звезд. Но есть традиция, которая поддерживается астрономами при составлении карт и атласов звездного неба. Около трехсот ярких звезд имеют собственные имена, в основном исторического происхождения. Это навигационные звезды, которыми издавна пользовались для ориентации путешественники и охотники. Обычно имена звезд очень древние – Сириус, Вега, Бетельгейзе, Альдебаран. У разных народов одна и та же звезда называется по-разному: например, ярчайшая звезда в созвездии Ориона – Бетельгейзе, что по-арабски значит «подмышка великана», у бушменов она называется «Самка антилопы». Вообще же в арабской и греко-римской традиции, которой следуют современные астрономы, имена звезд часто указывают на части «тела» созвездия: Денебола (во Льве) – «хвост льва»; а в Пегасе звезды Алгениб и Маркаб – это «крыло» и «седло»; Фомальгаут (в Южной Рыбе) – «рот рыбы»; Ахернар (в Эридане) – «конец реки» и т.д.

Самые яркие светила, как правило, имеют несколько имен, у каждого из древних народов – свое. Есть у ярких звезд и несколько научных обозначений в соответствии с каталогами, в которые они занесены. Например, Капелла – она же a Возничего (в каталоге И.Байера, 1603), 13 Aurigae (по каталогу Д.Флемстида, 1725), ADS 3841A (в Каталоге двойных звезд Эйкина, 1932), КЗП I 100460 (в Каталоге звезд, заподозренных в переменности блеска, Москва, 1951) и т.д. Среди такого разнообразия обозначений не всегда удается понять, что речь порой идет об одном и том же объекте. Поэтому астрономы предпочитают именам звезды ее небесные координаты: значительно проще и надежнее отождествлять объект по его «месту прописки» на небе.

Всего лишь несколько звезд «неофициально» носят имена людей. Это очень слабые, невидимые невооруженным глазом звезды, к которым сами собой «прилипли» имена астрономов, исследовавших эти светила и обнаруживших у них какие-либо удивительные свойства. Например, самую массивную среди изученных звезд, которая в почти в 100 раз тяжелее Солнца, называют «горячей звездой Пласкетта», а самую легкую (0,07 массы Солнца) и холодную – «звездой ван Бисбрука». Две близких к нам звезды, быстрее других перемещающихся по небу, называют «летящей звездой Барнарда» и «звездой Каптейна», а белый карлик, обнаруженный одним из первых, – «звездой ван Маанена». Разумеется, никаких дипломов «на право владения» именами звезд их первооткрывателям не давали. Постепенно, по мере обнаружения еще более экзотических звезд, имена звезд, которые некогда вызывали удивление, забываются. Остаются лишь их сухие обозначения в каталоге, а фамилии старых астрономов, не знакомых нынешнему поколению исследователей, упоминаются редко.

Названия объектов Солнечной системы.

Имена людей или мифических героев принято присваивать только объектам Солнечной системы: планетам и их спутникам, астероидам, кометам, а также деталям на их поверхности – горам, кратерам, долинам и т.п. Например, все планеты и их спутники носят имена из греко-римской мифологии. Лунные кратеры в основном названы именами астрономов, космонавтов и ученых-естествоиспытателей. Практически все названия на Венере посвящены женщинам – как мифическим, так и реальным. Прежде чем присвоить новое имя, его обсуждает международный коллектив астрономов, членов рабочей группы по названиям астрономических объектов МАС. Они следят, чтобы «на небо» попадали достойные люди. Обычно присваиваются имена уже умерших людей, причем имя объекта утверждается не ранее, чем через 3 года после смерти человека, чтобы успело сложиться объективное отношение к его личности. В виде исключения используются имена ныне здравствующих людей при наличии несомненных заслуг: например, некоторые кратеры на Луне носят имена космонавтов и астронавтов.

Приблизительно такая же традиция сложилась и с названиями астероидов – малых планет размером от нескольких сотен километров до совсем крошечных, в несколько десятков метров. В основном новые астероиды открывают астрономы-профессионалы, поскольку для этого необходимы большие телескопы. Астероиду присваивается порядковый номер и по желанию первооткрывателя может быть присвоено имя. Первые астероиды были открыты в начале 19 в., и, продолжая планетную традицию, им стали давать мифологические имена – Церера, Паллада, Юнона, Веста. Но астероидов обнаруживали все больше, литературных имен не хватало, и им стали присваивать имена людей.

Любопытно, что, назвав первые астероиды именами мифических женщин, астрономы уже не могли остановится и продолжали искать для астероидов только женские имена. В крайнем случае переделывали мужское имя на женский лад: так появились, например, Эдисона, Владилена (в честь В.И.Ленина), Симеиза (в крымском Симеизе находится известная обсерватория) и др. В последнее время от этой традиции отошли, и названия астероидов стали более благозвучными: Евклид, Стравинский, Вивальди, Клэптон, Ван Гог. В последние годы для поиска астероидов созданы автоматические комплексы (телескоп + компьютер), которые без участия человека исследуют небо; количество новооткрытых астероидов резко возросло, многие их них пока не получили имен.

Иная ситуация с именами комет. Эти огромные глыбы замороженных газов прилетают к Солнцу издалека, на короткое время разогреваются его лучами и начинают интенсивно испаряться, демонстрируя всем желающим свои газо-пылевые хвосты и давая астрономам редкую возможность изучать древнейшее вещество Вселенной, застывшее когда-то в ядре кометы. Чтобы стимулировать поиск комет, им присваивают имена первооткрывателей. Часто это бывают любители астрономии, готовые провести тысячи ночей у телескопа, чтобы принести пользу науке и, разумеется, оставить в ней свое имя.

Первая из названных комет носит имя Эдмонда Галлея, знаменитого тем, что он первым догадался о ее периодическом возвращении к Солнцу через каждые 76 лет и верно предсказал ее очередной визит, чем укрепил авторитет ньютоновой механики. Затем идут кометы известного «ловца хвостатых светил» Шарля Мессье и другие. Иной раз комета носит два или даже три имени; это означает, что она была независимо и почти одновременно открыта несколькими астрономами. Правда, недавно было решено ограничиваться в названиях комет двумя именами ее первооткрывателей. Например, комета Веста – Когоутека 1993 была открыта европейскими профессиональными астрономами Рихардом Вестом и Любошем Когоутеком. Многие своими глазами видели изумительно яркую и неторопливую комету, украшавшая наш небосвод зимой 1996–1997. Ее открыли американские любители астрономии Алан Хейл (Клаудкрофт, шт. Нью-Мексико) и Томас Бопп (Глендэйл, шт. Аризона). Поэтому ее назвали «комета Хейла – Боппа».

В последние годы возможности для поиска комет расширились. Если раньше для этого увлечения требовался телескоп и место с хорошими условиями для наблюдения (см . АСТРОКЛИМАТ), то теперь можно получать через Интернет свежие фотографии неба и исследовать их при помощи компьютера. Особенно продуктивным оказалось изучение фотографий окрестностей Солнца, передаваемых с борта космической обсерватории SOHO (см . ВНЕАТМОСФЕРНАЯ АСТРОНОМИЯ). Немало любителей астрономии, в том числе и российских, открыли «свои» кометы на этих снимках, полученных через Интернет.

Можно ли продавать и покупать имена звезд.

Разумеется, никто, даже Международный астрономический союз, не обладает официальной монополией на имена звезд: если вы хотите называть Полярную звезду именем своей возлюбленной или тещи, никто вам этого не запретит. Вы можете сообщить это имя своим знакомым, и, если ваша идея им понравится, они вправе называть эту звезду так же, как вы. Однако следует иметь в виду, что астрономы ее так называть не будут. Каким бы благозвучным ни было новое имя, астрономы сохранят традиционное, исходя при этом из чисто практических соображений: они не хотят, подобно географам, постоянно переделывать свои карты сообразно с чьими-то политическими и коммерческими интересами или составлять таблицы идентификации имен одних и тех же объектов, носящих в разных странах разные названия (в географии это чаще всего острова и проливы).

Однако отсутствие ясных правовых норм в отношении названий космических тел вызвало к жизни в 1990-е годы своеобразный бизнес – продажу имен звезд. Он развернулся во многих странах, в том числе в России; некоторые фирмы до сих пор (2001) им занимаются. У них вы можете купить сертификат, удостоверяющий, что определенной звезде (указаны ее координаты и блеск) присвоено имя по вашему выбору. Стоимость этой «услуги» варьируется от нескольких долларов США для самых слабых звезд до нескольких тысяч долларов – для ярких.

Торговля именами звезд приняла сейчас такие масштабы, что Международному астрономическому союзу (МАС) и национальным астрономическим организациям пришлось обратить на это внимание и разместить на своих сайтах в Интернете специальные страницы, посвященныю практике присвоения имен небесным объектам и незаконности торговли ими.

Как и куда сообщать об астрономическом открытии.

Сообщения любителей астрономии о вспышках новых и сверхновых звезд, о появлении комет, о наблюдении редких астрономических явлений очень ценны: в истории астрономии известно множество случаев, когда интересные явления были замечены именно любителями, а не профессионалами. Быстрое и правильное сообщение о таком открытии помогает более полно исследовать явление с помощью профессиональных средств многих обсерваторий мира.

Чтобы сообщить об открытии, следует связаться с Центральным бюро астрономических телеграмм Международного астрономического союза (МАС). При желании сделать сообщение по-русски следует звонить в Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга (ГАИШ МГУ) в Москве.

При сообщении о любом новом объекте – комете, вспышке новой звезды и т.п. – следует указать дату и время наблюдения, место наблюдения, прямое восхождение и склонение объекта (с указанием эпохи), его звездную величину, а также дать краткое словесное описание явления. Дату и время желательно указать по Гринвичу, но можно и по местному времени крупных городов (например, по московскому времени). При невозможности точно определить небесные координаты объекта (для этого требуется хорошая звездная карта) следует указать положение относительно ярких звезд известных созвездий. Наблюдатели с недостаточным опытом визуальных наблюдений должны еще раз проверить свои наблюдения перед тем, как связаться с Центральным бюро или ГАИШ.

Опытным наблюдателям советуем провести фотографирование нового объекта. При фотографическом открытии очень желательно подтверждение вторым изображением (чтобы не принять за новый объект изображение случайного блика или брак фотоэмульсии). В случае новой кометы должна быть указана скорость движения как по прямому восхождению, так и по склонению.

Владимир Сурдин

Астрономия - наука о Вселенной. Она изучает движение и природу Солнца, Луны, планет, звезд, галактик и других небесных тел. Большинство астрономических объектов располагается за пределами Земли, но и саму Землю астрономия изучает как планету. В своей работе астрономы используют методы математики , физики и химии . До 1958 г. астрономия была чисто наблюдательной наукой, изучавшей свои объекты издалека в телескоп. Но с появлением космических аппаратов астрономы получили возможность посылать приборы к планетам и их спутникам, к кометам и астероидам для прямого изучения их атмосферы и поверхности. Так астрономия стала экспериментальной наукой.

Астрономия - одна из древнейших наук. В давние времена люди наблюдали перемещения небесных светил, чтобы измерять время, предсказывать наступление сезонов полевых работ, для ориентировки на суше и на море, для предсказания затмений и для ритуальных целей. До сих пор астрономия применяется для практических целей, таких как измерение времени, навигация, геодезия , причем методы и точность практической астрономии постоянно улучшаются.

Практическими задачами в основном занимаются национальные обсерватории и крупные астрономические институты, такие как Главная астрономическая (Пулковская) обсерватория РАН и Институт прикладной астрономии РАН в Санкт-Петербурге, Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга в Москве, Морская обсерватория США в Вашингтоне, Королевская Гринвичская обсерватория в Кембридже (Англия). Большинство же астрономов на других обсерваториях занято изучением различных объектов Вселенной.

Помимо профессиональных астрономов, работающих на крупных и хорошо оснащенных государственных и университетских обсерваториях, в мире насчитываются сотни любительских обсерваторий, на которых энтузиасты в свободное время проводят самостоятельные наблюдения, нередко имеющие научную ценность. В основном это наблюдения переменных звезд, комет и метеоров, солнечных пятен и вспышек, полярных сияний и серебристых облаков, а также редких явлений на поверхности Луны и планет.

Астрономия и объекты ее исследования

Астрономические исследования можно разделить на четыре важнейших направления: Солнечная система, звезды, межзвездное вещество и галактики.

Исследование Солнечной системы

Солнечная система состоит из звезды, которую мы называем Солнцем, и множества более мелких тел, обращающихся вокруг нее. Среди них 8 больших планет с их естественными спутниками, которых уже известно более 160 (см. Планеты Солнечной системы). Кроме того, вокруг Солнца движутся сотни тысяч малых тел - астероидов и комет, а также метеорные потоки, состоящие из частиц разрушенных астероидов и комет. В порядке удаления от Солнца большие планеты называются Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Первые две называют внутренними планетами, поскольку их орбиты лежат внутри орбиты Земли, а пять более далеких, чем Земля, называют внешними планетами. Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн видны невооруженным глазом и потому были известны в древности; их называли «блуждающими звездами», поскольку они перемещаются на фоне далеких «неподвижных» звезд.

Движения планет помогают специалистам по понять законы взаимодействия тел и проверить фундаментальные физические теории, такие как теория относительности. Высочайшая точность небесной механики служит основой успеха космонавтики: только безошибочные расчеты влияния Солнца и планет на полет космического аппарата позволяет ему точно достигнуть своей цели в любой части Солнечной системы.

Специалисты по Солнцу изучают различные физические явления на его поверхности и в недрах, включая термоядерные реакции и другие высокотемпературные процессы. Они исследуют излучение Солнца и его влияние на земную атмосферу и биосферу . Солнце находится под постоянным наблюдением наземных и космических обсерваторий. Подробное изучение Солнца позволяет многое понять и в природе других звезд, слишком далеких от нас для детального изучения.

В исследовании Луны произошел гигантский прогресс с наступлением космической эры. Неизвестная прежде обратная сторона Луны впервые была сфотографирована советским аппаратом «Луна-3» в 1959 г. Американские аппараты «Рейнджер» в 1964-65 гг. передали изображения поверхности Луны с близкого расстояния, а в 1966-68 гг. на Луну мягко опустились автоматические станции «Луна-9», «Сервейер-5, -6 и -7» и определили прочность и состав ее грунта. В 1969-72 гг. совершили экспедиции на Луну экипажи американских «Аполлонов» и советские автоматические аппараты (1970-76 гг.), доставив на Землю для изучения сотни килограммов лунного грунта. Активные исследования Луны с помощью беспилотных аппаратов возобновились в середине 1990-х: США, Западная Европа, Япония, Китай, Индия в кооперации с учеными других стран, включая Россию, отправили к Луне орбитальные зонды, по данным которых были составлены качественные геологические и минералогические карты поверхности и найдены признаки воды. Теперь астрономам известны детальные физические и химические характеристики лунных пород и их возраст. Лишенная атмосферы и вулканов маленькая Луна за время своей эволюции изменилась гораздо меньше Земли, поэтому она «хранит ключи» ко многим тайнам происхождения Солнечной системы.

Такими же полезными для изучения истории Солнечной системы являются метеориты, возраст которых радиоизотопным методом оценивается в 4,5 млрд лет. Кометы тоже образовались в период молодости Солнечной системы и несут в себе ее первичное вещество. Астрономы уже проводят прямое изучение комет с помощью космических аппаратов; к тому же, некоторую информацию о них дают и метеоры, образующиеся при сгорании в атмосфере Земли мелких частиц, потерянных кометами при их сближении с Солнцем.

Исследования звезд

Древние люди считали звезды неподвижно прикрепленными с огромной небесной сфере, окружающей Землю и вращающейся вокруг нее. Характерным группам ярких звезд - созвездиям, они давали названия бытовых предметов, мифических героев и животных. Астрономы установили, что звезды - это гигантские газовые шары, подобные Солнцу. Они сияют постоянно, но днем не видны из-за яркого солнечного света, рассеянного в земной атмосфере.

Звезды различаются по своему расстоянию от Земли, по массе, светимости (т. е. мощности излучения), температуре, химическому составу, возрасту и скорости движения. Но как бы быстро они ни двигались, из-за большой удаленности звезды кажутся нам почти неподвижными и представляют почти идеальную систему отсчета, относительно которой удобно изучать движение тел Солнечной системы.

Расстояния до ближайших звезд измеряют методом триангуляции, используя в качестве базы диаметр орбиты Земли; а расстояния до далеких звезд определяют путем сравнения их видимой яркости с истинной светимостью, которую можно оценить по виду спектра звезды. Наблюдая спектры звезд, можно заметить, что у некоторых звезд спектральные линии периодически смещаются или раздваиваются. Это означает, что в действительности звезда двойная и линии смещаются из-за эффекта Доплера, связанного с движением звезд вокруг общего центра масс. Не менее половины всех звезд двойные. У некоторых близких звезд удалось выявить таким методом присутствие совсем небольших спутников, по массе близких к планетам (это так называемые коричневые карлики) и даже равных планетам (их называют экзопланетами). А раз помимо Солнечной системы существуют и другие планетные системы, то почему бы на тех планетах не быть жизни, в том числе и разумной? Для проверки этой идеи радиоастрономы уже более полувека пытаются принять сигналы разумных существ с планет у ближайших звезд и сами посылают такие сигналы в космос.

На каждой из звезд происходят грандиозные физические процессы, которые пока невозможно воспроизвести на Земле. При этом каждая звезда отделена от нас не только пространством, но и временем, необходимом свету, чтобы достичь Земли. Поэтому перед астрономами разворачивается панорама космических событий, уходящих в глубины прошлого на миллионы и даже миллиарды лет.

Исследование межзвездного вещества

Пространство между звездами не совсем пустое: оно заполнено разреженным газом и пылью. Особенно много межзвездного вещества в диске Галактики, а ее спиральных рукавах. В некоторых местах это вещество сконцентрировано в облака, которые могут светиться, если рядом находится горячая звезда; пример - известная Туманность Ориона, которую можно заметить невооруженным глазом чуть ниже Пояса Ориона. В наиболее массивных и холодных облаках вещество сжимается под действием собственной гравитации и из него формируются новые звезды. Эти облака столь плотны, что не пропускают свет звезд; заглянуть в их недра можно только с помощью инфракрасных и радиотелескопов. Прослеживая радиоизлучение межзвездного газа, астрономы узнали расположение спиральных рукавов нашей Галактики.

Исследование галактик

За пределами нашей Галактики существует великое множество других галактик. В ближайших из них с помощью крупных телескопов можно изучать отдельные звезды. По всем параметрам эти звезды очень похожи на те, что окружают нас, хотя сами галактики чрезвычайно разнообразны по форме, размеру и массе. Доплеровское смещение линий в спектрах галактик показывает, что они удаляются от нас, причем тем быстрее, чем дальше расположены.

С помощью радиотелескопов изучается межзвездный газ в далеких галактиках и высокоэнергичные частицы, движущиеся в их магнитных полях. Большой интерес у астрономов вызывают галактики с активными ядрами, особенно квазары, расположенные в ядрах массивных галактик. Источник их колоссальной энергии до сих пор вызывает споры.

Заря астрономии

Древняя астрономия

Необходимость в простых правилах, связывающих между собой исчисление времени по луне и солнцу, стимулировала развитие научной астрономии вавилонскими жрецами в последние три века до нашей эры. На основе своих наблюдений они составили детальные таблицы (эфемериды) для предсказания важнейших явлений солнца, луны и планет. Они приняли, что эти светила движутся по кругу, позже названному греками Зодиаком, и разделили его на 12 равных «знаков». Вавилоняне представляли мир как земляной диск на твердом основании, окруженный океанским рвом; а ниже была бездна и жилище смерти.

Греческая астрономия

Традиция научной астрономии восходит к древним грекам, объединившим наблюдения вавилонских звездочетов с естествознанием и . Пифагор (6 в. до н.э.) и его школа представляли Землю в виде сферы и учили, что пути небесных светил можно представить как равномерное круговое движение вокруг Земли. Это учение, математически оформленное Евдоксом Книдским (4 в. до н.э.), было развито Аристотелем (384-322 до н.э.) в космологическую систему, просуществовавшую почти без изменений вплоть до 16-го века.

В противовес этим взглядам Гераклид Понтийский (4 в. до н.э.) считал, что Земля вращается вокруг оси, а Меркурий и Венера обращаются вокруг Солнца, которое само движется вокруг Земли. Еще ближе к современной гелиоцентрической системе мира подошел Аристарх Самосский (3 в. до н.э.), учивший, что Земли вместе с другими планетами обращается вокруг Солнца. Геоцентрическая система, разработанная в период эллинизма Гиппархом (2 в. до н.э.), была завершена Птолемеем (2 в.) в его «Альмагесте». Этот классический труд служил основным пособием по астрономии в течение 1400 лет. В нем содержится старейший звездный каталог, описаны угломерные инструменты той эпохи и открытая Гиппархом прецессия, изложена эпициклическая теория движения Луны и планет, употреблявшаяся вплоть до 17-го столетия. Согласно этой теории планеты равномерно обращаются по окружностям (эпициклам), центры которых, в свою очередь, обращаются вокруг Земли по окружностям большего диаметра (деферентам), причем плоскости тех и других не совпадают. Теория Птолемея позволила с хорошей точностью описать не только видимые пути планет на фоне звезд, но и вариации их яркости, связанные с изменением расстояния от Земли. Дальнейшее уточнение этой схемы потребовало введения дополнительных эпициклов и смещения точек вращения (эквантов) относительно центров окружностей. Таблицы движения светил, вычисленные по теории Птолемея, долгие годы удовлетворяли практические потребности людей.

Исламский период

После распада древней культуры путь греческой науки в христианский мир Средневековья пролег через исламскую цивилизацию. Арабы впитали традиции эллинизма на землях, захваченных ими в 7-ом веке. Багдад стал центром перевода на арабский греческой научной классики, включая «Альмагест» Птолемея. Затем через Каир эти труды достигли мусульманских университетов Испании. Сохранив основные принципы греческой астрономии, арабские ученые развили технику наблюдений и повысили точность вычисления планетных таблиц. В 12-м веке труды Аристотеля и Птолемея (в переводе с арабского на латинский) вновь стали доступны выходящему из застоя христианскому миру, а в 15-м веке обнаружились и греческие тексты классических трудов. Иоганн Мюллер (1436-1476) из Нюрнберга, известный как Региомонтан, возродил технику астрономических наблюдений.

Рождение современной астрономии

Система Коперника

Современную эру в астрономии открыл Николай Коперник (1473-1543), опубликовавший в 1543 свой труд «О вращениях небесных сфер». Он предположил, что в центре Вселенной находится Солнце, а все планеты, включая Землю, обращаются вокруг него. Суточное движение светил Коперник объяснял вращением Земли. Хотя физических доказательств этой гипотезы в то время еще не было, она существенно упрощала расчет планетных таблиц и была принята в практической астрономии. Но церковь отнеслась к ней недоброжелательно, опасаясь разрушения своей геоцентрической картины мира.

Для составления планетных таблиц, необходимых, прежде всего, мореплавателям, требовались непрерывные и точные наблюдения. Большой вклад в это внес выдающийся астроном 16-го века Тихо Браге (1546-1601). Более 20 лет в своей обсерватории на острове Вен в Зундском проливе он измерял положения Луны и планет, используя инструменты собственной конструкции. Он открыл два неравенства в движении Луны - вариацию и годичное уравнение. Как доказал позже Ньютон , причиной вариации служит притяжение Солнца, действующее по-разному на Землю и Луну из-за регулярного изменения их относительного расстояния от Солнца вследствие движения Луны по орбите. А причиной годичного уравнения (т. е. годичной периодичности в неправильностях движения Луны) служит орбитальное движение Земли, изменяющее расстояние системы Земля-Луна от Солнца.

Точными измерениями Тихо доказал, что вспыхнувшая в 1572 г. в созвездии Кассиопеи звезда (теперь мы знаем, что это был взрыв сверхновой звезды, породивший Крабовидную туманность), находится далеко за пределом атмосферы Земли. Наблюдая кометы в 1577 г. и позже, он доказал, что и они не возникают в земной атмосфере, а движутся за орбитой Луны. Эти открытия разрушили схоластический тезис о неизменности небес и привели к отказу от космологии Аристотеля.

Законы Кеплера

Наблюдения Тихо Браге, обработанные после его смерти Иоганном Кеплером (1571-1630), способствовали триумфу учения Коперника. Более того, Кеплер представил движение планет в совершенно новом свете. Он нашел, что каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце; что радиус-вектор, соединяющий планету с Солнцем, за равные промежутки времени заметает равные площади; и что квадраты периодов обращения планет пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца. Публикация трех законов планетных движений Кеплера (1609-1619) и рассчитанные им по этим законам планетные таблицы (1627) значительно укрепили теорию Коперника. Однако попытки Кеплера дать физическое объяснение своим законам на основе механики Аристотеля оказались безуспешными.

Революция в механике началась, благодаря великому современнику Кеплера итальянцу Галилео Галилею (1564-1642). Путем экспериментов он доказал, что не требуется прикладывать силу для поддержания равномерного и прямолинейного движения тела. Этот принцип инерции стал первым законом механики Ньютона, объяснившей движение планет. В 1610 г. Галилей усовершенствовал изобретенную незадолго до этого подзорную трубу и первым применил ее в астрономии. В свой телескоп он открыл горы на Луне, четыре крупнейших спутника Юпитера, фазы у Венеры, пятна на Солнце. Он увидел, что Млечный Путь состоит из отдельных звезд и обнаружил загадочные «придатки» у Сатурна (как позже выяснилось - кольцо). Эти открытия окончательно разрушили традиционной представление о Вселенной в пользу теории Коперника.

Вероятно, Рене Декарт в 1644 г. первым ясно сформулировал принцип инерции, Роберт Гук в 1666 приложил его к теории движения планет, а Исаак Ньютон (1642-1727) в своих «Математических началах натуральной философии» (1687) утвердил его как закон движения. Ньютон доказал, что движение Луны вокруг Земли подчиняется силе тяжести, убывающей обратно пропорционально квадрату расстояния. Идея о всемирном тяготении помогла объяснить эллиптические орбиты планет и прецессию земной оси.

Современная астрономия

В конце 19-го века астрономия преобразилась благодаря изобретению фотографии, позволившей объективно документировать небесные явления для их неоднократного дальнейшего изучения. Вторым важным изобретением стал спектроскоп. В 1672 г. Ньютон описал получение спектра солнечного света. Около 1814 г. Йозеф Фраунгофер открыл, что полоса спектра пересечена множеством темных линий. К середине 19-го века поняли, что раскаленные пары любого вещества дают характерный спектр из ярких линий. В 1848 Леон Фуко заметил, что пламя с натрием, помещенное перед электрической дугой, поглощает желтую часть ее излучения. Совпадение линий излучения и поглощения для многих элементов было доказано Густавом Кирхгофом после 1859 г. Он понял, что горячее ядро Солнца покрыто более холодной атмосферой, создающей в спектре фраунгоферовы линии поглощения. Основанный на этом анализ содержания химических элементов в атмосферах Солнца и звезд был развит Уильямом Хёггинсом (1824-1910).

Начатая Хёггинсом классификация звезд по их спектрам была развита Пьетро Анджело Секки (1818-1878), Германом Карлом Фогелем (1841-1907) и в колоссальной работе гарвардских астрономов под руководством Эдуарда Чарлза Пикеринга (1846-1919). Используя эффект смещения линий в спектре движущегося источника, открытый Доплером в 1842 г., Фогель в 1892 г., а затем Хёггинс стали измерять скорости приближения и удаления звезд.

Солнце

В 1843 Генрих Швабе сообщил, что количество пятен на Солнце изменяется с 11- летней периодичностью. Вскоре обнаружили сопутствующие этому изменения в геомагнитных явлениях. Начиная с 1866 Норман Локьер (1836-1920) стал использовать спектроскоп для изучения Солнца. Изобретенный Джорджем Хейлом (1890) и Анри Деландром (1891) спектрогелиограф дал возможность фотографировать Солнце в линии одного химического элемента; это позволило изучать распределение элементов и структуру пятен и протуберанцев.

Калориметрические измерения Джона Гершеля (1792-1871), Клода Пуйе (1791-1868) и Чарлза Аббота (1872-1973) позволили определить «солнечную постоянную» - поток солнечной энергии на единицу поверхности Земли, и, зная расстояние до Солнца, вычислить его полную светимость. На основании закона Йозефа Стефана (1879) о связи температуры тела с его излучением было найдено, что температура поверхности Солнца около 6000 °С. В 1848 г. Юлиус Роберт Майер предположил, что источником энергии Солнца служит падение на него метеоритов, а Герман Гельмгольц в 1854 г. привлек для этого сжатие Солнца. Но в 1939 г. Ганс Бете и Карл Вейцзеккер показали, что источником излучения Солнца служат термоядерные процессы в его недрах. Это позволило построить теорию внутреннего строения и эволюции звезд, надежно подтвержденную астрономическими наблюдениями (1960-80 гг.) и измерениями нейтринного потока от Солнца (1968-2002 гг.). В последние годы строение Солнца успешно изучают методами гелиосейсмологии, регистрируя флуктуации солнечной поверхности, вызванные выходом из недр звуковых волн.

Планеты

За всю эпоху астрономических наблюдений в Солнечной системе были открыты лишь две большие планеты - Уран и Нептун. Вильям Гершель (1738-1822) случайно обнаружил Уран 13 марта 1781 г., заметив диск планеты. Дальнейшие наблюдения Урана указали на возмущения в его движении, которые были приписаны влиянию более далекой планеты. Урбен Леверье (1811-1877) вычислил положение этой гипотетической планеты и по его указанию она была открыта 23 сентября 1846 г. в Берлинской обсерватории Иоганном Галле. Ее назвали Нептуном.

В ходе поисков планеты за Нептуном Клайд Томбо на Ловелловской обсерватории в 1930 г. нашел Плутон, который в 20 веке тоже считали планетой. Однако после 2004 г. на периферии Солнечной системы было обнаружено несколько тел подобных Плутону, и все они были в 2006 г. выделены в особую группу планет-карликов. В нее же вошел и крупнейший астероид Церера. Детальное изучение планет, астероидов и комет сейчас ведется с борта автоматических аппаратов, но массовое обнаружение объектов Солнечной системы (открыто уже более 500 тыс.) и наблюдение за их движением осуществляется с помощью наземных телескопов.

Звезды

Изучая небо в конце 18-го века, Вильям Гершель обнаружил двойные звезды, т. е. пары звезд, обращающихся под действием взаимного притяжения вокруг общего центра массы. Расстояния до звезд были впервые измерены в 1835-1839 гг., когда В. Я. Струве , Ф. Бессель и Т. Хендерсон определили параллаксы ближайших звезд.

Взамен распространенному в 19-м веке взгляду, что звезды только остывают в процессе эволюции, Джозеф Норман Локьер (1836-1920) предположил на основе «метеоритной гипотезы» небесных тел (1888), что в процессе аккумуляции и сжатия звезды разогреваются, достигают максимальной температуры и лишь затем начинают остывать. Эту идею в 1913 г. поддержал Генри Н. Рассел, обнаруживший, что холодные красные звезды составляют два класса с совершенно разной светимостью. Это же деление красных звезд на гигантов и карликов независимо открыл Эйнар Герцшпрунг (1873-1967). На основе современной физики теория внутреннего строения звезд начала развиваться с 1916 г. трудами Артура Эддингтона (1882-1944), Джеймса Джинса (1877-1946) и Эдуарда Милна (1896-1950). Мощный импульс эта теория получила с появлением компьютеров в середине 1950-х. Но и сейчас ее нельзя назвать завершенной, поскольку наблюдаемые явления в жизни звезд чрезвычайно разнообразны и не все из них находят объяснение.

Галактики

Томас Райт в 1750 г. и Вильям Гершель в 1784 г. объяснили явление Млечного Пути как наблюдаемую нами гигантскую совокупность звезд, сосредоточенных в плоском слое, вблизи средней плоскости которого находится Солнце. Гершель начал подсчеты звезд для изучения формы Галактики, а продолживший эти статистические исследования Якобус Корнелиус Каптейн (1851-1922) открыл в 1904 г. «звездные потоки», указавшие на вращение Галактики. Харлоу Шепли (1885-1972) определил положение центра Галактики и оценил ее размер по распределению в пространстве шаровых звездных скоплений.

Гершель подозревал, что некоторые туманности являются далекими звездными системами, подобными Галактике. Однако Хёггинс обнаружил в спектрах многих туманностей яркие линии, указывающие на их газовую природу. Противоречие разрешилось в первой половине 20-го века, когда выяснилось, что существуют как газовые межзвездные туманности, принадлежащие нашей Галактике, так и далекие звездные системы, - галактики, изучение и классификацию которых выполнил Эдвин Хаббл (1889-1953). Он показал, что практически все галактики удаляются от нас со скоростями, пропорциональными расстоянию до них (закон Хаббла) и таким образом открыл «расширение Вселенной». Факт горячего начала процесса расширения - Большого взрыва - подтвердился открытием реликтового излучения (1965 г.). Измерение расстояний до далеких галактик показало в 1998 г., что в последние миллиарды лет расширение Вселенной происходит с ускорением; причина этого «антигравитационного» эффекта пока не ясна.

Астрономические инструменты и приборы

К астрономическим инструментам можно отнести те инструменты, приборы, приспособления, которые прямо предназначены только для проведения измерений или других исследований астрономических явлений и астрономических объектов. Более универсальные инструменты и приборы, также часто применяемые в астрономических наблюдениях (так обычно называются исследования астрономических объектов, чтобы подчеркнуть пассивную роль исследователя в этом процессе), например, компьютер, как правило, не относят к астрономическим инструментам.

Развитие астрономических инструментов тесно связано с развитием астрономии как науки. Известны случаи, когда новая технология, воплощенная в астрономических приборах, предъявляя новые факты, давала значимый толчок новым идеям в астрономии. Также бывало и наоборот, новые астрономические идеи создавали потребность в разработке технологически новых инструментов и приборов, которые смогли бы предоставить необходимые данные об астрономических объектах.

Астрономические наблюдения начались гораздо раньше, чем появились первые астрономические инструменты, так для определения линии север-юг или высоты Солнца использовались любые ориентиры на местности или подходящие предметы и сооружения. Но постепенно требования к точности проведения астрономических измерений привели к созданию специальных установок. Самым древним астрономическим инструментом считается гномон - вертикальный шест известной длины с неким подобием шкалы, нанесенной на выровненной площадке у основания. Затем появились армиллярные сферы, квадранты, сектанты и прочие инструменты, предназначенные для определения абсолютного или взаимного положения астрономических объектов, видных невооруженным глазом. Соответственно, и содержание астрономических наблюдений сводилось к определению положения небесных светил и закономерностей в их движениях. Повышение точности измерений осуществлялось главным образом за счет увеличения размеров этих инструментов и за счет повышения точности различного вида часов.

Ситуация кардинальным образом начала меняться после появления телескопа - оптического прибора, собирающего свет с большей площади, нежели это делает глаз человека, и преобразующий направление прихода света так, что маленькое различие в направлениях становится большим и легко обнаруживаемым (Оптические телескопы). Эти две основных функции стали определяющим для понятия телескоп, и в настоящее время этим термином называются инструменты, работающие в других спектральных диапазонах электромагнитного излучения (например гамма-телескоп, радиотелескоп), а также применяемые для регистрации различных частиц (нейтринный телескоп).

Сильно изменившись, телескоп является основным астрономическим инструментом и прибором. С точки зрения оптической конструкции телескопы подразделяются на зеркальные, линзовые и зеркально-линзовые. Тип телескопа определяется исходя их особенностей его назначения. В свою очередь, зеркальные телескопы подразделяются по названию использованной оптической схемы: зеркальный телескоп системы Кассегрена, системы Ричи-Кретьена, трехзеркальная система телескопа LSST, зеркально-линзовый широкоугольный телескоп системы Максутова, камера Шмидта и т.д. По особенностям установки телескопа они разделяются на наземные на экваториальной или азимутальной монтировке и космические. Существует ИК телескоп, установленный на борту самолета (SOPHIA). Разрабатывались телескопы для наблюдений с аэро- и стратостатов.

Для наблюдений в разных спектральных диапазонах конструкции телескопов приходится оптимизировать вплоть до кардинального изменения облика (гамма-телескопы, рентгеновские, ультрафиолетовые, оптические, инфракрасные телескопы, суб-миллиметровые, миллиметровые, сантиметровые радиотелескопы и т.п.).

Существует также классификация по назначению телескопа, основное разделение касается солнечных и ночных наблюдений. Телескопы для исследования Солнца имеют ряд особенностей связанных со спецификой измерений такого мощного светового и протяженного источника и подразделяются далее по более узкому предназначению: хромосферный и фотосферный телескоп, коронограф и т.п.

Современные оптические телескопы для наблюдения звезд и внегалактических объектов имеют общие характерные особенности, определяемые текущим технологическим состоянием. Крупнейшие телескопы имеют схожие оптические схемы (система Ричи-Кретьена), характерный размер главного зеркала 8-11 м, встроенную систему активной оптики, контролирующей сравнительно медленные изменения параметров оптики и трубы телескопа, и оптимизированы для астрономических исследований в видимом и близком инфракрасном диапазонах спектра. Для достижения максимальной эффективности эти телескопы оснащаются системами адаптивной оптики. В некоторых случаях несколько телескопов объединяются в один комплекс, образуя звездный интерферометр с достаточно длинной базой, например, система из четырех телескопов VLB Южной европейской обсерватории на г. Параналь может образовывать интерферометр VLBI.

Проектируемые телескопы следующего поколения будут иметь диаметр главного зеркала порядка 30-50 м, что еще на два порядка увеличит их возможности. Эти телескопы изначально предназначены только для работы с системами адаптивной оптики различных типов. Их оптические схемы, как правило, оригинальны и содержат 3-4 зеркала. Современные телескопы - это уникальные, прецизионные, громадные и дорогостоящие инструменты. По своим размерам и стоимости (десятки и сотни миллионов долларов) они уступают разве что гигантским ускорителям элементарных частиц. Методом повышения эффективности их работы является установка такого инструмента в месте, обладающем хорошим и отличным астроклиматом.

Собранное телескопом излучение направляется на специальный астрономический прибор, назначение которого - пространственно или спектрально проанализировать излучение и зарегистрировать его для последующего хранения, измерения и анализа. Специфика астрономических измерения имеет особое отличие от обычного физического эксперимента - оно не может быть повторено в тех же самых условиях. Каждое астрономическое измерение - это некий временной срез реально части существующей и эволюционирующей Вселенной.

Астрономические навесные приборы (хотя они могут быть и установлены на неподвижной платформе телескопа) отличаются от обычных лабораторных аналогов повышенными требованиями к надежности, жесткости, термостабильности, эффективности пропускания света и чувствительности, поскольку предназначены для исследования предельно слабых астрономических объектов. В некоторых случаях речь идет об анализе единиц и десятков фотонов, приходящих от определенного источника. Время измерения может достигать нескольких часов. Типичными представителями таких приборов являются спектрографы, фотометры-поляриметры, часто они делаются многоканальными и многообъектными, чтобы не терять наблюдательное время.

В видимом и ближнем инфракрасном диапазонах с 90-х годов прошлого столетия в качестве детектора используются многоэлементные фотоэлектрические приборы - как правило ПЗС камеры, обладающие почти 100% квантовым выходом и чувствительные в достаточно широком спектральном диапазоне. Современные астрономические ПЗС камеры имеют типичные размер 4 тысячи на 4 тысячи фоточувствительных ячеек и шумы, эквивалентные одному упавшему фотону. Однако и такой размер не обеспечивает некоторые потребности астрономических измерений, поэтому детекторы часто объединяются в мозаики, позволяющие одновременно получать изображение участка звездного неба размером 40 тыс на 40 тыс элементов разрешения. Каждый такой снимок занимает в памяти компьютера объем в несколько гигабайт. На протяжении одной наблюдательной ночи может быть получена информация общим объемом несколько терабайт.

Астрономические инструменты и приборы - уникальные изделия современной технологии, позволяющие добиваться решения существующих проблем современной астрономии и физики.