Астрономия. 10-11 классы
Покупка
ФПУ
Тематика:
Физика. Астрономия
Издательство:
Просвещение
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 305
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее общее образование
ISBN: 978-5-09-101649-9
Артикул: 815952.01.99
Учебник разработан в соответствии с авторской программой курса астрономии и программой, утверждённой Министерством образования и науки РФ. В учебнике освещаются исто- рический путь развития астрономии, её современные возможности и решаемые задачи, а также быстро развивающаяся кос- мическая деятельность человека. Особое внимание уделяется описанию природы астрономических объектов и созданию физической картины мира. Учебник включает вопросы для самопроверки, а также разноуровневые задачи и задания, выполняя которые учащиеся могут привлекать информационные интернет-технологии. Приложение содержит таблицы данных о планетах, их спутниках, о созвездиях и звёздах.
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
А. В. Засов В. Г. Сурдин 10–11 К Л А С С Ы Учебник Допущено Министерством просвещения Российской Федерации 4-е издание, стереотипное МОСКВА «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 2022 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
УДК 373.167.1:52+52(075.3) ББК 22.6я721 З-36 ISBN 978-5-09-101649-9 (электр. изд.) ISBN 978-5-09-091926-5 (печ. изд.) © АО «Издательство «Просвещение», 2020 © Художественное оформление. АО «Издательство «Просвещение», 2020 Все права защищены Засов, Анатолий Владимирович. З-36 Астрономия : 10–11-й классы : учебник : издание в pdf-формате / А. В. Засов, В. Г. Сурдин. — 4-е изд., стер. — Москва : Просвещение, 2022. — 303, [1] с. : ил. ISBN 978-5-09-101649-9 (электр. изд.). — Текст : электронный. ISBN 978-5-09-091926-5 (печ. изд.). Учебник разработан в соответствии с авторской программой курса астрономии и программой, утверждённой Министерством образования и науки РФ. В учебнике освещаются исторический путь развития астрономии, её современные возможности и решаемые задачи, а также быстро развивающаяся космическая деятельность человека. Особое внимание уделяется описанию природы астрономических объектов и созданию физической картины мира. Учебник включает вопросы для самопроверки, а также раз- ноуровневые задачи и задания, выполняя которые учащиеся могут привлекать информационные интернет-технологии. Приложение содержит таблицы данных о планетах, их спутниках, о созвездиях и звёздах. УДК 373.167.1:52+52(075.3) ББК 22.6я721 Условные обозначения, рубрики Определения и важные данные Задания повышенной сложности Работаем с дополнительным источником информации * Авторы: доктор физико-математических наук, профессор физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова Анатолий Владимирович Засов; кандидат физико-математических наук, доцент физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штерн- берга МГУ Владимир Георгиевич Сурдин. Издание выходит в pdf-формате. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
глава Астрономия: её задачи и возможности 1 1 2 2 3 3 4 Чем занимается астрономия Этапы развития астрономии Космическая деятельность человечества Пространственные масштабы изучаемой Вселенной З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
1 Чем занимается астрономия Астрономия (от греч. «астро» — звезда и «номос» — закон) — это наука об окружающем Землю мире и о происходящих в нём явлениях. Зародившись в глубокой древности, она постепенно изменила восприятие мира, находящегося вне Земли, и доказала познаваемость мира и единство законов природы, действующих как на нашей планете, так и далеко за её пределами. Как зарождалась астрономия Астрономия зародилась в глубокой древности. И это не удивительно: люди во все века видели над собой небо, по которому перемещались Солнце, Луна и звёзды. Было несложно заметить, что от ночи к ночи звёздный узор не меняется, звёзды сохраняют своё положение на небесной сфере, которая как будто вращается вокруг Земли как единое целое, то поднимая светила над горизонтом, то опус кая их под горизонт. Однако есть пять светил, заметных человеческому глазу, которые медленно перемещаются среди остальных, их назвали планетами (в переводе с древнегреческого — « странники»). Они получили имена богов: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Время от времени на небе мелькают метеоры, а также изредка появляются и медленно перемещаются на фоне звёздного неба, исчезая через несколько недель, хвостатые кометы. Астрономических объектов, которые регулярно можно наблюдать на небе невооружённым глазом, не так много. К ним относятся Солнце, Луна, пять ближайших планет, несколько тысяч наиболее ярких звёзд и несколько звёздных скоплений. В ясные безлунные ночи можно также заметить светлую полосу Млечного Пути (рис. 1), пересекающую небо. Её образуют многие миллиарды неразличимых по отдельности звёзд нашей звёздной системы — Галактики. На пределе возможностей глаза люди с острым зрением в Северном полушарии могут видеть как едва заметное размытое пятнышко ещё один астрономический объект — Туман- З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
ность Андромеды, одну из ближайших к нам галактик. В Южном полушарии на тёмном небе хорошо заметны две соседние галактики — Большое и Малое Магеллановы Облака. Какие законы управляют движением наблюдаемых небесных объектов и о чём их расположение на небе может нам говорить, интересовало людей всегда, и не только по причине присущей человеку любознательности, хотя и она играла свою роль. Уже многие века тому назад закономерности в движениях Солнца, Луны и планет тщательно изучались и сопоставлялись с земными событиями в попытках установить связь между ними. Из глубокой древности к нам пришли астрологические учения, связыва ющие события земного мира с положениями небесных тел в определённые моменты времени и претендующие на предвидение событий в жизни людей и государств. Научного обоснования астрология так и не получила, и в наше время её можно рассматривать лишь как разновидность гадания, а не как науку о природе. Но на заре развития астрономии это было далеко не очевидно, и астрономия с астрологией представляли единое целое. Желание понять и расшифровать «знаки небес» стимулировало пристальное изучение движения небесных тел. Сохранились остатки древних обсерваторий, возраст которых насчитывает тысячелетия, например обсерватория Стоунхендж в Великобритании, состоящая из гигантских каменных блоков, расположенных по кругу и ориентированных определённым образом по странам света (рис. 2). Рис. 1. Млечный Путь З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
В России самым известным местом, где сохранились элементы древней обсерватории, является Аркаим в Челябинской области. Сайт заповедника «Аркаим» — http://www.arkaim-center.ru. Влияние астрономии на развитие цивилизации Ответы на вопрос о том, что представляют собой небо и наблюдаемые на нём светила, долгое время предлагались лишь на уровне мифов и религиозных верований. Небо рассматривалось как некий купол или сфера, окружающая Землю, как царство богов (или Бога), недоступное для человеческого понимания. Отсутствие базовых научных знаний не позволяло серьёзно ставить вопросы о природе небесных тел и явлений, хотя такие попытки всё же делались. Так, ещё в V в. до н. э. древнегреческий философ и математик Анаксагор (рис. 3) был судим за богохульство и едва избежал смертной казни, заменённой на изгнание, только за то, что отважился утверждать, что Солнце — Рис. 3. Анаксагор (ок. 500 до н. э. — 428 до н. э.) Рис. 2. Стоунхендж, графство Уилтшир, Великобритания З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
это не бог, а раскалённый камень гигантского размера, крутящийся над Землёй. Он же первым пытался из наблюдений оценить расстояние до Солнца и нашёл, что оно очень велико, в 20 раз больше, чем расстояние до Луны, хотя недооценил его примерно в 20 раз. А в III в. до н. э. древнегреческий астроном и математик Эратосфен (рис. 4), работавший в Александрии (Египет), довольно точно определил радиус земного шара, используя остроумный метод измерения максимальной высоты Солнца над горизонтом по наблюдениям в двух пунктах, находящихся на разной географической широте. Удивительно, что, не обладая никакими измерительными инструментами, только путём рассуж дений, древнегреческие мыслители дошли до понимания того, что Земля — это шар, висящий в пустоте без точек опоры. Более того, в античную эпоху древнегреческий астроном Аристарх Самосский (рис. 5) пришёл к выводу, что Земля не стоит неподвижно, а обращается вокруг Солнца. Однако это утверждение оставалось бездоказательным и было забыто почти на две тысячи лет, пока его не возродил в XVI в. польский астроном Николай Коперник (рис. 6) в качестве гипотезы (см. гл. 3). Сторонников этой точки зрения долгое время было очень немного, а окончательно движение Земли вокруг Солнца удалось доказать лишь в XIX в. Практическое использование наблюдений за небом сыграло колоссальную роль в развитии цивилизации. По положению звёзд над горизонтом люди научились ориентироваться в дальних морских походах, а позднее — определять точные географические координаты места. Астрономические наблюдения позволили измерять различные интервалы времени: Рис. 4. Эратосфен Киренский (276 до н. э. — 194 до н. э.) Рис. 5. Аристарх Самосский (III в. до н. э.) З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
по смене дня и ночи — интервалы, выраженные в сутках, а по фазам Луны — интервалы в месяцах. Изменение вида звёздного неба в различное время года научило отсчитывать годы, то есть вести летосчисление, а также определять время наступления того или иного сезона, независимо от капризов погоды, что было очень важно для сельскохозяйственных работ. По астрономическим наблюдениям была определена точная продолжительность года и разработаны системы непрерывного счёта больших промежутков времени. Появились календарные системы, необходимые для экономической жизни любого государства. В I в. до н. э. был создан юлианский календарь, по которому год содержит 365 или 366 сут. А в XVI в. был предложен ещё более точный григорианский календарь, немного отличающийся от юлианского правилом чередования простых и високосных лет. Сегодня по нему живёт большинство стран мира. Астрономия меняла восприятие мира, находящегося вне Земли, и в этом проявилось её мировоззренческое значение. Вместо представлений о небе как об окружающей Землю твёрдой вращающейся сфере с прикреплёнными к ней звёздами постепенно появилась картина без- Рис. 6. Ян Матейко. Коперник. Беседа с Богом. 1873 г. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
граничной Вселенной с различными объектами, находящимися на разных расстояниях от планеты Земля. Астрономия разрушила примитивные представления о том, что Земля — это центр мира. Новые взгляды долгое время встречали активное неприятие. Философ Джордано Бруно ( рис. 7), неутомимый пропагандист копер- никанской системы, в которую в то время мало кто верил (конец XVI в.), по-видимому, первым начал распространять убеждение в том, что звёзды на небе — это далёкие солнца в безграничной Вселенной, где существует бесконечное количество миров, подобных Земле. Но эти идеи в то время не могли иметь доказательства и шли вразрез с принятыми религиозными догмами. Джордано Бруно — итальянский философ и поэт, в 1592 г. арестован по обвинению в ереси и свободомыслии. В 1600 г. был осуждён инквизицией на смертную казнь и сожжён на костре в Риме за попытку создать собственное религиозно-философское учение в противовес христианству. Цели и задачи современной астрономии С развитием физики и математики изменились и цели астрономии. Сейчас астрономия — это прежде всего фундаментальная наука, то есть наука, ориентированная на получение новых, более глубоких знаний о мире, окружающем Землю. Её основные цели — построить научную картину мира, понять физическую природу астрономических объектов, их происхождение и эволюцию, а также эволюцию Вселенной как целого. Астрономическими методами решается и задача поиска жизни во Вселенной, имеющая фундаментальную важность для понимания происхождения человека и для будущего развития цивилизации. Но пока с большой уверенностью можно лишь заключить, что возникновение разумной, цивилизованной жизни является очень редким природным явлением во Вселенной. Изменились и прикладные задачи астрономии. Совершенствование календарной системы, определение географических координат по звёздам или точного времени уже не входят в задачи современной астрономии. Рис. 7. Джордано Бруно (1548—1600) З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Знания, полученные астрономическими методами, используются для других целей, например для развития космонавтики. Благодаря астрономическим знаниям открылась возможность космической деятельности человека, освоения околоземного пространства и полётов к другим планетам. Мы не изолированы от мира, окружающего нашу планету. Земля возникла вместе с Солнцем и другими телами Солнечной системы миллиарды лет назад, но продолжает испытывать внешние воздействия из космоса. Прежде всего это влияние Солнца, от которого Земля получает тепло и свет. Потоки горячего газа, быстрых элементарных частиц и рентгеновских лучей, приходящих от Солнца, влияют на магнитное поле Земли и внешние слои атмосферы, усиление этих потоков ощутимо сказывается на многих процессах в атмосфере и на поверхности Земли, и его необходимо уметь прогнозировать. Другое воздействие на Землю заключается в том, что в атмосферу и на поверхность Земли каждые сутки выпадают десятки тонн мелкого межпланетного метеоритного вещества. Изредка падают более крупные тела. В истории Земли неоднократно происходили катастрофические события глобального масштаба, связанные с падением на Землю твёрдых ядер комет и астероидов. Такая опасность с некоторой вероятностью существует и в настоящее время, и люди обращают на неё всё более серьёзное внимание. Даже глобальные изменения климата, животного и растительного мира, неоднократно происходившие за долгую историю нашей планеты, могли иметь, как предполагают, космические причины, связанные с падением больших космических глыб. Следовательно, астрономия даёт возможность лучше понять не только далёкие объекты, но и нашу Землю. Но самое главное — астрономия демонстрирует принципиальную возможность познания окр ужающего мира. Она доказывает единство законов природы, действующих как на Земле, так и вдали от неё. Оказалось, что атомы на Земле и на далёких звёздах устроены одинаково, а гравитационные, электрические и магнитные поля обладают теми же свойствами, где бы их проявление ни обнаруживалось. Современная астрономия вместе с физикой изучает законы поведения вещества, находящегося в различных условиях (даже таких, которые невозможно создать в земных лабораториях), и открывает возможности использования полученных знаний. В процессе астрономических и космических исследований обнаруживаются новые, ранее неизвестные факты и явления, требующие объяснения, а то и вовсе не укладывающиеся в рамки существующих представлений. Это нормальная ситуация для любой области знаний. Поэтому астрономия, подобно другим наукам, находится в постоянном развитии. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .