Astronomija

Astronomijas vēsture

Senais

Agrīnie astronomi, vērojot zvaigznes, izmantoja tikai acis. Reliģisku apsvērumu dēļ viņi sastādīja zvaigznāju un zvaigžņu kartes un kalendārus, lai noteiktu gadalaiku. Agrīnās civilizācijas, piemēram, maiji un senie ēģiptieši, uzbūvēja vienkāršas observatorijas un zīmēja zvaigžņu stāvokļa kartes. Viņi sāka domāt arī par Zemes vietu Visumā. Ilgu laiku cilvēki uzskatīja, ka Zeme ir Visuma centrs un ka planētas, zvaigznes un Saule atrodas ap to. To sauc par ģeocentrismu.

Senie grieķi mēģināja izskaidrot saules un zvaigžņu kustību, veicot mērījumus. Matemātiķis Eratostēns bija pirmais, kurš izmērīja Zemes izmēru un pierādīja, ka Zeme ir lode. Cita matemātiķa, vārdā Aristarhs, teorija bija, ka Saule atrodas centrā un Zeme pārvietojas ap to. To sauc par heliocentrismu. Tikai daži cilvēki uzskatīja, ka tā bija pareiza. Pārējie turpināja ticēt ģeocentriskajam modelim. Lielākā daļa zvaigznāju un zvaigžņu nosaukumu nāk no tā laika grieķiem.

Viduslaikos arābu astronomi veica daudzus sasniegumus, tostarp uzlaboja zvaigžņu kartes un Zemes izmēru noteikšanas metodes. Viņi arī mācījās no senajiem, tulkojot grieķu grāmatas arābu valodā.

No renesanses līdz mūsdienām

Renesanses laikā priesteris Nikolajs Koperniks, aplūkojot planētu kustību, uzskatīja, ka Zeme nav visa centrs. Pamatojoties uz iepriekšējiem darbiem, viņš apgalvoja, ka Zeme ir planēta un visas planētas pārvietojas ap Sauli. Tādējādi tika atjaunota vecā heliocentrisma ideja. Fiziķis Galileo Galilejs uzbūvēja savu teleskopu un ar tā palīdzību pirmo reizi tuvāk aplūkoja zvaigznes un planētas. Viņš piekrita Kopernikam. Katoļu baznīca nolēma, ka Galilejs kļūdījās. Līdz mūža beigām viņam bija jāpavada mājas arestā. Heliocentriskās idejas drīz vien pilnveidoja Johannes Keplers un Īzaks Ņūtons, kurš izgudroja gravitācijas teoriju.

Pēc Galileo radīja labākus teleskopus un izmantoja tos, lai ieraudzītu tālus objektus, piemēram, planētas Urānu un Neptūnu. Viņi arī redzēja, ka zvaigznes ir līdzīgas mūsu Saulei, bet dažādu krāsu un izmēru. Viņi ieraudzīja arī tūkstošiem citu tālu objektu, piemēram, galaktikas un miglājus.

Mūsdienu laikmets

20. gadsimtā pēc 1920. gada astronomijā notika nozīmīgas pārmaiņas.

20. gadsimta 20. gadu sākumā sāka atzīt, ka galaktika, kurā mēs dzīvojam, Piena ceļš, nav vienīgā galaktika. Par citu galaktiku pastāvēšanu pārliecinājās Edvīns Hibls, kurš identificēja Andromēdas miglāju kā citu galaktiku. Tieši Hūbls arī pierādīja, ka Visums paplašinās. Lielos attālumos atradās daudzas citas galaktikas, un tās attālinās, attālinās no mūsu galaktikas. Tas bija pilnīgi negaidīti.

1931. gadā Kārlis Janskis, mēģinot izolēt trokšņu avotu radiosakaru jomā, atklāja radio starojumu ārpus Zemes, tādējādi aizsākot radioastronomiju un pirmos mēģinājumus izmantot citu elektromagnētiskā spektra daļu debess novērošanai. Tās elektromagnētiskā spektra daļas, kuras atmosfēra neaizslēdza, tagad bija pieejamas astronomijai, kas ļāva veikt vēl vairāk atklājumu.

Atverot šo jauno logu uz Visumu, tika atklātas pavisam jaunas lietas, piemēram, pulsāri, kas kosmosā raidīja regulārus radioviļņu impulsus. Sākotnēji tika uzskatīts, ka viļņi ir citplanētiešu izcelsmes, jo impulsi bija tik regulāri, ka tas liecināja par mākslīgu avotu.

Laika posmā pēc Otrā pasaules kara radās vairāk observatoriju, kurās valdības parasti būvē un ekspluatē lielus un precīzus teleskopus labās novērošanas vietās. Piemēram, Bernards Lovels (Bernard Lovell) sāka radioastronomiju Jodrel Bankā, izmantojot militārā radara iekārtu atlikumus. Līdz 1957. gadam šajā vietā bija lielākais vadāmais radioteleskops pasaulē. Līdzīgi 20. gadsimta 60. gadu beigās sāka būvēt īpašas observatorijas Mauna Kea Havaju salās, kas ir laba vieta redzamajiem un infrasarkanajiem teleskopiem, jo atrodas lielā augstumā un ir skaidras debesis.

Nākamā lielā revolūcija astronomijā notika, pateicoties raķešu radīšanai. Tas ļāva izvietot teleskopus kosmosā uz satelītiem.

Kosmosa teleskopi pirmo reizi vēsturē ļāva piekļūt visam elektromagnētiskajam spektram, tostarp arī tiem stariem, kurus līdz šim bloķēja atmosfēra. Uzsākot novērošanas teleskopu izmantošanu, astronomijai kļuva pieejami rentgena stari, gamma stari, ultravioletais starojums un infrasarkanā spektra daļas. Tāpat kā citās spektra daļās, tika veikti jauni atklājumi.

No 70. gadiem tika palaisti satelīti, kurus nomainīja precīzāki un labāki satelīti, tādējādi debesis tika kartētas gandrīz visās elektromagnētiskā spektra daļās.

Galileo zīmējumi par Mēnesi. Viņa zīmējumi bija detalizētāki nekā jebkuram citam pirms viņa, jo viņš Mēnesi aplūkoja ar teleskopu.

Atklājumi

Atklājumi kopumā ir divu veidu: ķermeņi un parādības. Ķermeņi ir lietas Visumā, neatkarīgi no tā, vai tā ir planēta, piemēram, mūsu Zeme, vai galaktika, piemēram, mūsu Piena ceļš. Parādības ir notikumi un norises Visumā.

Ķermeņi

Ērtības labad šī sadaļa ir sadalīta pēc tā, kur šos astronomiskos ķermeņus var atrast: tie, kas atrodas ap zvaigznēm, ir Saules ķermeņi, tie, kas atrodas galaktikās, ir galaktikas ķermeņi, bet visi pārējie lielākie ķermeņi ir kosmiskie ķermeņi.

Solar

• Planētas
• Asteroīdi
• Komētas

Galaktiskais

• Zvaigznes

Difūzijas objekti:

• Nebulas
• Klasteri

Kompaktās zvaigznes:

• Baltās pundurzvaigznes
• Neitronu zvaigznes
• Melnie caurumi

Kosmiskā

• Galaktikas
• Galaktiku kopas
• Superkopas

Fenomeni

Sprādziena notikumi ir tie, kad debesīs notiek pēkšņas pārmaiņas, kas ātri izzūd. Tos sauc par eksplozijām, jo parasti tie ir saistīti ar lieliem sprādzieniem, kas rada enerģijas "sprādzienu". Tie ietver:

• Supernovas
• Novas

Periodiski notikumi ir tādi, kas notiek regulāri un atkārtojas. Nosaukums periodisks cēlies no vārda periods, kas ir laiks, kas nepieciešams, lai vilnis pabeigtu vienu ciklu. Periodiskas parādības ir šādas:

• Pulsāri
• Mainīgās zvaigznes

Trokšņa parādības mēdz būt saistītas ar lietām, kas notikušas sen. Šādu notikumu signāls atlēca Visumā, līdz šķita, ka tas nāk no visurienes un maz atšķiras pēc intensitātes. Šādā veidā tas atgādina "troksni", fona signālu, kas caurstrāvo ikvienu astronomijā izmantoto instrumentu. Visizplatītākais trokšņa piemērs ir analogajos televizoros redzamais statiskais signāls. Galvenais astronomiskais piemērs ir šāds: kosmiskais fona starojums.

Metodes

Instrumenti

• Teleskopi ir galvenais novērošanas instruments. Tie paņem visu gaismu lielā apgabalā un novieto to nelielā apgabalā. Tas ir tāpat kā padarīt acis ļoti lielas un spēcīgas. Astronomi izmanto teleskopus, lai aplūkotu lietas, kas ir tālu un blāvi. Ar teleskopiem objekti izskatās lielāki, tuvāki un spilgtāki.
• Spektrometri pēta dažādus gaismas viļņu garumus. Tas parāda, no kā kaut kas sastāv.
• Daudzi teleskopi atrodas satelītos. Tās ir kosmosa observatorijas. Zemes atmosfēra bloķē dažas elektromagnētiskā spektra daļas, bet īpaši teleskopi virs atmosfēras var uztvert šo starojumu.

• Radioastronomijā izmanto radioteleskopus. Apertūras sintēze apvieno mazākus teleskopus, lai izveidotu fāzētu masīvu, kas darbojas kā teleskops, kurš ir tik liels, cik liels ir attālums starp mazākiem teleskopiem.

Tehnikas

Astronomi var iegūt labākus debess attēlus. Gaisma no attālināta avota sasniedz sensoru un tiek izmērīta, parasti ar cilvēka aci vai kameru. Ja avots ir ļoti blāvs, no tā var nenonākt pietiekami daudz gaismas daļiņu, lai to varētu saskatīt. Viens no astronomu paņēmieniem, kā to padarīt redzamu, ir integrēšana (kas līdzinās ilgākām ekspozīcijām fotogrāfijā).

Integrācija

Astronomiskie avoti daudz nekustas: tikai Zemes rotācijas un kustības dēļ tie pārvietojas pa debesīm. Gaismas daļiņas laika gaitā sasniedzot kameru, tās triecas vienā un tajā pašā vietā, padarot to spilgtāku un redzamāku par fonu, līdz to var saskatīt.

Lielākās daļas observatoriju teleskopi (un satelītu instrumenti) parasti var izsekot avotam, kad tas pārvietojas pa debesīm, tādējādi teleskopam zvaigzne šķiet nekustīga un ļauj veikt ilgāku ekspozīciju. Turklāt attēlus var uzņemt dažādās naktīs, tāpēc ekspozīcijas aptver stundas, dienas vai pat mēnešus. Digitālajā laikmetā digitalizētus debess attēlus var salikt kopā, izmantojot datoru, kas attēlus pārklāj, koriģējot to kustību.

Adaptīvā optika

Adaptīvāoptika nozīmē spoguļa vai lēcas formas maiņu, kad uz kaut ko skatās, lai labāk redzētu.

Datu analīze

Datu analīze ir process, kurā no astronomiskā novērojuma iegūst vairāk informācijas, nekā vienkārši apskatot to. Novērojumu vispirms saglabā kā datus. Pēc tam šo datu analīzei izmanto dažādas metodes.

Furjē analīze

Furjē analīze matemātikā var parādīt, vai novērojums (ilgākā laika periodā) periodiski mainās (mainās kā vilnis). Ja tas tā ir, tad var noteikt frekvences un viļņu modeli, kā arī atrast daudzas lietas, tostarp jaunas planētas.

Lauki

Labs lauka piemērs ir pulsāri, kas regulāri pulsē radioviļņos. Izrādījās, ka tie ir līdzīgi dažiem (bet ne visiem) spilgtu avotu tipam rentgena starojumā, ko sauc par mazmasas rentgena binārajiem avotiem. Izrādījās, ka visi pulsari un daži LMXB ir neitronu zvaigznes un ka atšķirības ir saistītas ar vidi, kurā atrodas neitronu zvaigzne. Tās LMXB, kas nebija neitronu zvaigznes, izrādījās melnie caurumi.

Šajā nodaļā ir mēģināts sniegt pārskatu par svarīgām astronomijas jomām, to nozīmīguma periodu un terminiem, kas tiek lietoti, lai tās aprakstītu. Jāatzīmē, ka mūsdienu laikmetā astronomija ir iedalīta galvenokārt pēc elektromagnētiskā spektra, lai gan ir daži pierādījumi, ka tas mainās.

Lauki pēc ķermeņa

Saules astronomija

Saules astronomija ir Saules pētniecība. Saule ir Zemei vistuvākā zvaigzne, kas atrodas aptuveni 92 miljonu (92 000 000) jūdžu attālumā. To ir visvieglāk detalizēti novērot. Saules novērošana var palīdzēt mums saprast, kā darbojas un veidojas citas zvaigznes. Saules izmaiņas var ietekmēt laikapstākļus un klimatu uz Zemes. No Saules nepārtraukti izplūst lādētu daļiņu plūsma, ko sauc par Saules vēju. Saules vējš, kas iedarbojas uz Zemes magnētisko lauku, izraisa ziemeļblāzmu. Saules izpēte palīdzēja cilvēkiem saprast, kā darbojas kodolsintēze.

Planetārā astronomija

Planetārā astronomija ir planētu, mēness, pundurplanētu, komētu un asteroīdu, kā arī citu mazu objektu, kas riņķo ap zvaigznēm, pētniecība. Mūsu Saules sistēmas planētas ir padziļināti pētītas ar daudziem kosmosa aparātiem, piemēram, Cassini-Huygens (Saturns) un Voyager 1 un 2.

Galaktiskā astronomija

Galaktiskā astronomija ir tālās galaktikas pētniecība. Tālo galaktiku pētīšana ir labākais veids, kā iepazīt mūsu pašu galaktiku, jo mūsu galaktikā esošās gāzes un zvaigznes apgrūtina tās novērošanu. Galaktikas astronomi mēģina izprast galaktiku uzbūvi un to, kā tās veidojas, izmantojot dažāda veida teleskopus un datorsimulācijas.

Gravitācijas viļņu astronomija

Gravitācijas viļņu astronomija ir pētījumi par Visumu gravitācijas viļņu spektrā. Līdz šim visā līdz šim veiktajā astronomijā tika izmantots elektromagnētiskais spektrs. Gravitācijas viļņi ir viļņošanās telpiskajā laikā, ko izstaro ļoti blīvi objekti, mainot formu, tostarp baltie rūķi, neitronu zvaigznes un melnie caurumi. Tā kā neviens nav spējis tieši atklāt gravitācijas viļņus, gravitācijas viļņu astronomijas ietekme ir bijusi ļoti ierobežota.

Saistītās lapas