Проект. Проект 1. Тема проекта
 Скачать 0.95 Mb.
|
|
Проект по астрономии Тема проекта: Зарождение наблюдательной астрономии. Зарождение наблюдательной астрономии в Египте, Китае, Индии, Древнем Вавилоне, Древней Греции, РимеПроект выполнил ученик 10А класса Лицея номер 9 имени А.С.Пушкина: Павлов Кирилл Вячеславович История астрономии отличается от истории других естественных наук, прежде всего своей особой древностью. В далеком прошлом, когда из практических навыков, накопленных в повседневной жизни и деятельности, еще не сформировалось никаких систематических знаний по физике и химии, астрономия уже была высокоразвитой наукой. Эта древность и определяет то особое место, которое астрономия занимает в истории человеческой культуры. Другие области естествознания развились в науки только за последние столетия, и этот процесс протекал главным образом в стенах университетов и лабораторий, куда лишь изредка проникал шум бурь политической и общественной жизни. В противоположность этому астрономия уже в древности выступала как наука, как система теоретических знаний, которая значительно превосходила практические потребности людей и стала важным фактором в их идейной борьбе. История астрономии совпадает с процессом развития человечества, начиная с самого возникновения цивилизации, и относится главным образом к тому времени, когда общество и личность, труд и обряд, наука и религия в основном еще составляли единое неразделимое целое. На протяжении всех этих столетий учение о звездах было существенной частью философско-религиозного мировоззрения, являвшегося отражением общественной жизни. Для всех астрономия была не ограниченной отраслью науки, а учением о мире, тесно связанным с их мыслями и чувствами, со всем их мировоззрением в целом. Работу этих ученых вдохновляли не сложившиеся по традиции задачи профессиональной гильдии, а глубочайшие проблемы человечества и всего мира. История астрономии явилась развитием того представления, которое человечество составило себе о мире. Астрономия в Древнем Египте. Египетскую астрономию создала необходимость вычислять периоды разлива Нила. Год исчислялся по звезде Сириус, утреннее появление которой после временной невидимости совпадало с ежегодным наступлением половодья. Большим достижением древних египтян было составление довольно точного календаря. Год состоял из 3 сезонов, каждый сезон – из 4 месяцев, каждый месяц – из 30 дней (трех декад по 10 дней). К последнему месяцу прибавляли 5 добавочных дней, что позволяло совмещать календарный и астрономический год (365 дней). Начало года совпадало с подъемом воды в Ниле, то есть с 19 июля, днем восхода самой яркой звезды – Сириуса. Сутки делили на 24 часа, хотя величина часа была не одинаковой, как сейчас, а колебалась, в зависимости от времени года (летом дневные часы были длинными, ночные – короткими, зимой – наоборот). Египтяне хорошо изучили видимое простым глазом звездное небо, они различали неподвижные звезды и блуждающие планеты. Звезды были объединены в созвездия и получили имена тех животных, контуры которых, по мнению жрецов, они напоминали («бык», «скорпион», «крокодил» и др.). Постоянные наблюдения над небесными светилами дали возможность установить своеобразную карту звездного неба. Такие звездные карты сохранились на потолках храмов и гробниц. В гробнице архитектора и вельможи времени XVIII династии Сенмута изображена интересная астрономическая карта. В центральной ее части можно различить созвездия Большой и Малой Медведицы и известной египтянам Полярной Звезды. В южной части неба изображены Орион и Сириус (Сотис) в виде символических фигур, как обычно изображали созвездия и звезды египетские художники.  Астрономия в Древнем Китае. Древнейший период развития китайской цивилизации относится ко времени царств Шан и Чжоу. Потребности повседневной жизни, развитие земледелия, ремесла побуждали древних китайцев изучать явления природы и накапливать первичные научные знания. Подобные знания, в частности, математические и астрономические, уже существовали в период Шан (Инь). Об этом свидетельствуют как литературные памятники, так и надписи на костях. Предания, вошедшие в «Шу цзин», рассказывают о том, что уже в древнейшие времена было известно деление года на четыре сезона. Путем постоянных наблюдений китайские астрономы установили, что картина звездного неба, если ее наблюдать изо дня в день в одно и то же время суток, меняется. Они подметили закономерность в появлении на небесном своде определенных звезд и созвездий и временем наступления того или иного сельскохозяйственного сезона года. Установив эту закономерность, они в дальнейшем уже могли сказать земледельцу, что тот или иной сельскохозяйственный сезон начинается тогда, когда на горизонте появится определенная звезда или созвездие. Такие выдающиеся ориентировочные светила (по-китайски называемые «чэн») наблюдались астрономами древности в вечернее время суток сразу же после захода Солнца или в утреннее, перед самым восходом его. Нужно отметить, что если египтяне для своей календарной системы пользовались восходом Сириуса, халдейские жрецы – гелиакическим восходом Капеллы, то у древних китайцев мы можем проследить смену нескольких «чэн»: звезды «Дахо» (Скорпиона); созвездия «Цан» (Орион); созвездия «Бэй доу» – «Северный ковш» (Большая Медведица). Эти «чэн», как явствует из китайских источников, употреблялись во времена, предшествующие Чжоуской эпохе, т.е. ранее XII в. до н.э.  Астрономия в Древней Индии Наиболее ранние сведения о естественнонаучных знаниях индийцев относятся к эпохе Индской цивилизации, датирующейся III тысячелетием до н.э. До нас дошли краткие записи, сделанные на печатях и амулетах и значительно реже на орудиях и оружии. Как правило, крупные города Индии располагались или на берегу океана, или вдоль побережья больших судоходных рек. Для ориентации при передвижении судов в океане требовалось изучать небесные тела и созвездия. Другим побудительным мотивом развития астрономии была потребность измерять интервалы времени. Вследствие общности черт древнеиндийской цивилизации с древнейшими культурами Вавилона и Египта и наличия между ними контактов, хотя и не регулярных, можно полагать, что ряд астрономических явлений, известных в Вавилоне и Египте, был также известен в Индии. Сведения по астрономии можно найти в имеющей религиозно-философское направление ведической литературе, относящейся ко II–I тысячелетию до н.э. Там содержатся, в частности, сведения о солнечных затмениях, интеркаляциях с помощью тринадцатого месяца, список накшатр – лунных стоянок; наконец, космогонические гимны, посвященные богине Земли, прославление Солнца, олицетворение времени как начальной мощи, также имеют определенное отношение к астрономии. В ведическую эпоху Вселенная считалась разделенной на три различные части – региона: Земля, небесный свод и небо. Каждый регион в свою очередь также делился на три части. Солнце во время своего прохождения через Вселенную освещает все эти регионы и их составляющие. Эти идеи неоднократно выражались в гимнах и строфах «Ригведы» – самой ранней по времени составления.  Астрономия в Древнем Вавилоне Вавилонская культура – одна из древнейших культур на земном шаре – восходит своими корнями к IV тысячелетию до н. э. Древнейшими очагами этой культуры были города Шумера и Аккада, а также Элама, издавна связанного с Двуречьем. Вавилонская культура оказала большое влияние на развитие древних народов Передней Азии и античного мира. Одним из наиболее значительных достижений шумерийского народа было изобретение письменности, появившейся в середине IV тысячелетия до н.э. Именно письменность позволила установить связь не только между современниками, но даже между людьми различных поколений, а также передать потомству важнейшие достижения культуры. Развитие хозяйственной жизни, главным образом земледелия, приводило к необходимости установления календарных систем, которые возникли уже в шумерийскую эпоху. Для создания календаря надо было иметь некоторые знания в области астрономии. Древнейшие обсерватории устраивались обычно на верхней площадке храмовых башен (зиккуратов), развалины которых были найдены в Уре, Уруке и Ниппуре. Вавилонские жрецы умели отличать звезды от планет, которым были даны особые названия. Сохранились перечни звезд, которые были распределены по отдельным созвездиям. Была установлена эклиптика (годичный путь Солнца по небесной сфере), которую разделили на 12 частей и соответственно на 12 зодиакальных созвездий, многие названия которых (Близнецы, Рак, Скорпион, Лев, Весы и т. д.) сохранились до наших дней. В различных документах регистрировали наблюдения над планетами, звездами, кометами, метеорами, солнечными и лунными затмениями. О значительном развитии астрономии говорят данные, фиксирующие моменты восхода, захода и кульминации различных звезд, а также умение вычислять промежутки времени, их разделяющие. В VIII–VI вв. вавилонские жрецы и астрономы накопили большое количество знаний, имели представление о процессии (предварения равноденствий) и даже предсказывали затмения. Некоторые наблюдения и знания в области астрономии позволили построить особый календарь, отчасти основанный на лунных фазах. Основными календарными единицами счета времени были сутки, лунный месяц и год. Сутки делились на три стража ночи и три стража дня. Одновременно с этим сутки делились на 12 часов, а час – на 30 минут, что соответствует шестеричной системе счисления, лежавшей в основе вавилонской математики, астрономии и календаря. Очевидно, и в календаре отразилось стремление разделить сутки, год и круг на 12 больших и 360 малых частей. Начало каждого лунного месяца и его продолжительность определялись каждый раз специальными астрономическими наблюдениями, так как начало каждого месяца должно было совпадать с новолунием. Различие между календарным и тропическим годом исправлялось при помощи вставочного месяца, что устанавливалось распоряжением государственной власти. Астрономия в Древней Греции Астрономические знания, накопленные в Египте и Вавилоне заимствовали древние греки. В VI в. до н. э. греческий философ Гераклит высказал мысль, что Вселенная всегда была, есть и будет, что в ней нет ничего неизменного – все движется, изменяется, развивается. В конце VI в. до н. э. Пифагор впервые высказал предположение, что Земля имеет форму шара. Позднее, в IV в. до н. э. Аристотель при помощи остроумных соображений доказал шарообразность Земли. Он утверждал, что лунные затмения происходят, когда Луна попадает в тень, отбрасываемую Землей. На диске Луны мы видим край земной тени всегда круглым. И сама Луна имеет выпуклую, скорее всего, шарообразную форму. В то же время Аристотель считал Землю центром Вселенной, вокруг которой обращаются все небесные тела. Вселенная, по мнению Аристотеля, имеет конечные размеры – ее как бы замыкает сфера звезд. Своим авторитетом, который и в древности, и в средние века считался непререкаемым, Аристотель закрепил на много веков ложное мнение, что Земля – неподвижный центр Вселенной. И все-таки, не все ученые поддерживали точку зрения Аристотеля по этому вопросу. Живший в III в. до н. э. Аристарх Самосский полагал, что Земля обращается вокруг Солнца. Расстояние от Земли до Солнца он определил в 600 диаметров Земли (в 20 раз меньше действительного). Однако это расстояние Аристарх считал ничтожным по сравнению с расстоянием от Земли до звезд. Эти гениальные мысли Аристарха, через много веков подтвержденные открытием Коперника, не были поняты современниками. Аристарха обвинили в безбожии и осудили на изгнание, а его правильные догадки были забыты. В конце IV в. до н. э. после походов и завоеваний Александра Македонского греческая культура проникла во все страны Ближнего Востока. Возникший в Египте город Александрия стал крупнейшим культурным центром. В Александрийской академии, объединившей ученых того времени, в течение нескольких веков велись астрономические наблюдения уже при помощи угломерных инструментов. В III в. до н. э. александрийский ученый Эратосфен впервые определил размеры земного шара. Это ему удалось сделать при помощи прибора, называемого скафисом. Скафис представляет собой чашу в форме полушария. В центре ее отвесно укреплялась игла. Тень от иглы падала на внутреннюю поверхность скафиса. Для измерения отклонения Солнца от зенита (в градусах) на внутренней поверхности скафиса проводились окружности, помеченные числами. Если, например, тень доходила до окружности, помеченной числом 40, Солнце стояло на 40° ниже зенита. Построив чертеж, Эратосфен правильно заключил, что Александрия отстоит от Сиены на 1/50 окружности Земли. Чтобы узнать окружность Земли, оставалось измерить расстояние от Александрии до Сиены и умножить его на 50. Это расстояние было определено по числу дней, которые тратили караваны верблюдов на переход между городами. Размеры земли, определенные Эратосфеном (средний радиус Земли у него получился равным 6290 км – в переводе на современные единицы измерения) близки к тем, которые определены точными приборами в наше время. Во II в. до н. э. великий александрийский астроном Гиппарх, используя уже накопленные наблюдения, составил каталог более, чем 1000 звезд с довольно точным определением их положения на небе. Гиппарх разделил звезды на группы и к каждой из них отнес звезды примерно одинакового блеска. Звезды с наибольшим блеском он назвал звездами первой величины, звезды с несколько меньшим блеском – звездами второй величины и т.д. Гиппарх правильно определил размеры Луны и ее расстояние от Земли. Он вывел продолжительность года с очень малой ошибкой – только на 6 минут. Позднее, в I в. до н. э., александрийские астрономы участвовали в реформе календаря, предпринятой Юлием Цезарем. Этой реформой был введен календарь, действовавший в Западной Европе до XVI – XVII вв., а в нашей стране – до 1917 года. Гиппарх и другие астрономы его времени много внимания уделял наблюдениям за движением планет. Эти движения представлялись им крайне запутанными. В самом деле, направление движения планет по небу как будто периодически меняется – планеты как бы описывают в небе петли. Эта кажущаяся сложность в движении планет вызывается движением Земли вокруг Солнца – ведь мы наблюдаем планеты с Земли, которая сама движется. И когда Земля «догоняет» другую планету, то кажется, что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древние астрономы, считавшие Землю неподвижной, думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли. Во II в. до н. э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою систему мира, позднее названной геоцентрической: неподвижная Земля в ней была расположена в центре Вселенной. Вокруг Земли, по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд правильное, круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта, в свою очередь, движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг точки, Птолемей назвал эпициклом, а круг, по которому движется точка относительно Земли – деферентом. Система мира Аристотеля-Птолемея казалась правдоподобной. Она давала возможность заранее вычислять движение планет на будущее время – это было необходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Геоцентрическую систему признавали почти полторы тысячи лет!  Астрономия в Древнем Риме. Знания астрономии древних римлян развивались в точности с эллинской наукой. После поглощения греческой цивилизации римской, происходит дальнейшее развитие всех наук, в том числе и астрономии, под патронатом римской империи. В 46 году до н.э. вступает в силу юлианский календарь. Выдающийся астроном Гиппарх ввёл методику неравномерного движения сфер по базовой окружности через определённые периоды, уточнил длину года, выстроил математическую теорию движений Солнца и Луны. Также он ввёл такие понятия, как: эксцентриситет орбиты, апогей и перигей, вывел отличия между тропическим и сидерическим годами. Главным результатом работы Гиппарха представилось открытие системы смещение небесных координат, названной «предварением равноденствий». Изучая данные небесных наблюдений за 169 лет, он пришёл к выводу, что положение Солнца в период равноденствий изменяется на несколько градусов. Работу над системой Гиппарха продолжил александрийский учёный-астроном и географ Клавдий Птолемей. Он составил таблицу синусов, значительно усовершенствовав науку тригонометрию, и создал труд «Мегале синтаксис», в котором изложил фундаментальные положения геоцентрической системы мира. Система Птолемея была совершенно неверна, но она позволяла предвычислить местоположение планет на небе, достаточно точно для своего времени. Использованием системы Птолемея заканчивается древний период развития астрономии. Развитие феодализма и распространение религии христианства в Средние века привели к утрачиванию интереса к естественным наукам, развитие астрономии в странах Европы было приостановлено на несколько столетий. В связи с социальными и политическими потрясениями античного мира и раннего средневековья учения астрономии не находят своего слушателя в странах Средиземноморья. Однако развитие астрономии на рубеже средних веков происходит в странах Среднего Востока и Центральной Азии, строятся обсерватории и «дома мудрости» в Багдаде и Самарканде. Кульминационным событием в эту эпоху становится построение оригинальной обсерватории учёного Тама Улугбека, внука жестокого завоевателя восточных земель Тамерлана. Он соорудил огромный сектант с радиусом в 40 метров, с помощью которого проводил очень точные наблюдения Солнца, Луны, звёзд и планет. Благодаря построенной обсерватории Улугбек составил каталог положений тысячи звёзд и расчёт движения планет. Этим каталогом пользовались учёные-астрономы вплоть до 17-го века, что подтверждает точность измерительных работ Улугбека и значимость его астрономических открытий для истории. Заключение Астрономические явления вошли в быт древнего человека как часть окружающей его среды, тесно связанной со всей его деятельностью. Наука началась не с абстрактного стремления к истине и знанию; она возникла как часть жизни, вызванная зарождением социальных потребностей. Кочевникам, рыбакам, торговцам-путешественникам необходимо было ориентироваться в пространстве. Для этой цели они использовали небесные тела: днем – Солнце, ночью – звезды. Таким образом, пробудился их интерес к звездам. Вторым побудительным мотивом, приведшим к тщательному наблюдению небесных явлений, была потребность измерять интервалы времени. Старейшим практическим применением астрономии, помимо навигации, был счет времени, из которого позднее развилась наука. Периоды Солнца и Луны (т.е. год и месяц) являются естественными единицами счета времени. Кочевые народы регулируют свой календарь целиком по синодическому периоду 29 1/2 дней, через который фазы Луны повторяются. Луна стала одним из наиболее важных объектов естественного окружения человека. Это послужило основой для установления культа Луны, поклонению ей как живому существу, которое своим возрастанием и убыванием регулировало время. Лунный период является самой древней календарной единицей. Но даже при чисто лунном счете такой важный период природы, как год, проявляется уже в самом факте существования двенадцати месяцев и двенадцати последовательных названий месяцев, указывающих на их сезонный характер: месяц дождей, месяц молодых животных, месяц сева или жатвы. Постепенно развивается тенденция к более близкому согласованию лунного и солнечного счета. Земледельческие народы, по характеру своей работы тесно связаны с солнечным годом. Сама природа как бы навязывает его народам, живущим в высоких широтах. Большинство земледельческих народов используют в своих календарях, как месяц, так и год. Здесь, однако, возникают затруднения, потому что даты полнолуния и новолуния смещаются в солнечном году относительно календарных дат, так что фазы Луны не могут указать определенной сезонной даты. Лучшее решение в этом случае дают звезды, движение которых уже было известно, поскольку их использовали для ориентировки в пространстве и во времени. Необходимость разделять и регулировать время разными путями приводили различные первобытные народы к наблюдению небесных тел и, следовательно, к началу астрономического знания. Из этих истоков на заре цивилизации и возникла наука, прежде всего среди народов наиболее древней культуры – на Востоке. Список использованной литературы: 1. Арманд Д. Л. Как впервые измерили окружность Земли. Детская энциклопедия. В 12 т. Т 1. Земля. – М.: Просвещение, 1966. 2. Бакулин П. И., Кононович Э. В., Мороз В. И. Курс общей астрономии. – М.: Наука, 1977. 3. Перель Ю. Г. Астрономия в древности. Детская энциклопедия. В 12 т. Т 2. Мир небесных тел. – М.: Просвещение, 1966. |