Введение
В школе нам очень нравится такой предмет, как геометрия, а также нас интересует звездное небо, объединив два этих понятия, нам открывается интересная тема такая как «геометрия в астрономии». Мы беремся за исследование этой темы.
Какую роль играет геометрия в звездном небе?
Цель и задачи:
1.Изучить звездное небо
2.Собрать данные о геометрическом расположении звезд
Рене Декарт «Об астрономии и математике»
Еще древние греки изучали связи математики с природой, стремясь найти во всех ее проявлениях порядок, гармонию и совершенство: начиная со строения человеческого тела и заканчивая движением небесных светил. Труды многих античных ученых только укрепляли веру людей в то, что в основе построения Вселенной лежат математические принципы и что именно законы математики – ключ к пониманию природы. Невозможно постичь тайны природы и оценить ее красоту, не понимая языка, на котором она говорит.
А говорит она на языке математики, о чем писали еще Леонардо да Винчи и Галилей. Это язык формул и фигур. Он универсален и лаконичен.
Знакомство с ролью математики в познании природы логично начать с древнейшей науки АСТРОНОМИИ, сумевшей (не без помощи математики) приоткрыть человеку некоторые тайны мироздания.
Слово “астрономия” происходит от двух греческих слов: астрон - звезда и номос – закон. Астрономия – это наука о Вселенной.
Найдем взаимосвязь между астрономией и геометрией, но для начала разберемся, что означают эти понятия.
Астрономия- наука о Вселенной, изучающая расположение, движение, структуру, происхождение и развитие небесных тел и систем.
Геометрия-раздел математики, изучающий пространственные структуры и отношения, а также их обобщения. Геометрия как систематическая наука появилась в Древней Греции, её аксиоматические построения описаны в «Началах» Евклида.
Также разберемся, что такое Вселенная и узнаем, что изучает астрономия.
Вселенная- это квантовое пространство, заполненное небесными телами, по типу планет, квазаров, чёрных дыр и пульсаров.
Геометрию на звездном небе мы видим в качестве созвездий, которые имеет форму правильного многоугольника, но что такое созвездия?
Созвездия - в современной астрономии участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. В древности созвездиями назывались характерные фигуры, образуемые яркими звёздами.
3.Меры звездных расстояний
Наши крупные меры длины – км, морская миля (1852м) и географическая миля (равна 4 морским), достаточные для измерения на земном шаре, оказывается слишком ничтожными для измерений небесных.
Для измерений, например, в пределах солнечной системы считают единицей длины среднее расстояние от Земли до Солнца (149500000 км).
Это 1 астрономическая единица.
1 а.е. = 149500000 км.
Световой год – это путь, пробегаемый в пустом пространстве лучом света за год времени.
1 световой год=9460000000000 км.
Парсек – особая мера длины, употребляемая для звездных расстояний.
1 парсек = 30000000000000 км.
Созвездия
На сегодняшний день насчитывается 88 созвездий.
Список созвездий неба в алфавитном порядке
Русское название |
Латинское название |
Сокращение |
Площадь, км2 |
Число звезд ярче 6,0m |
Андромеда |
Andromeda |
And |
722 |
100 |
Близнецы |
Gemini |
Gem |
514 |
70 |
Большая Медведица |
Ursa Major |
UMa |
1280 |
125 |
Большой Пёс |
Canis Major |
CMa |
380 |
80 |
Весы |
Libra |
Lib |
538 |
50 |
Водолей |
Aquarius |
Aqr |
980 |
90 |
Возничий |
Auriga |
Aur |
657 |
90 |
Волк |
Lupus |
Lup |
334 |
70 |
Волопас |
Bootes |
Boo |
907 |
90 |
Волосы Вероники |
Coma Berenices |
Com |
386 |
50 |
Ворон |
Corvus |
Crv |
184 |
15 |
Геркулес |
Hercules |
Her |
1225 |
140 |
Гидра |
Hydra |
Hya |
1303 |
130 |
Голубь |
Columba |
Col |
270 |
40 |
Гончие Псы |
Canes Venatici |
CVn |
465 |
30 |
Дева |
Virgo |
Vir |
1294 |
95 |
Дельфин |
Delphinus |
Del |
189 |
30 |
Дракон |
Draco |
Dra |
1083 |
80 |
Единорог |
Monoceros |
Mon |
482 |
85 |
Жертвенник |
Ara |
Ara |
237 |
30 |
Живописец |
Pictor |
Pic |
247 |
30 |
Жираф |
Camelopardalis |
Cam |
757 |
50 |
Журавль |
Grus |
Gru |
366 |
30 |
Заяц |
Lepus |
Lep |
290 |
40 |
Змееносец |
Ophiuchus |
Oph |
948 |
100 |
Змея |
Serpens |
Ser |
637 |
60 |
Золотая Рыба |
Dorado |
Dor |
179 |
20 |
Индеец |
Indus |
Ind |
294 |
20 |
Кассиопея |
Cassiopeia |
Cas |
598 |
90 |
Киль |
Carina |
Car |
494 |
110 |
Кит |
Cetus |
Cet |
1231 |
100 |
Козерог |
Capricornus |
Cap |
414 |
50 |
Компас |
Pyxis |
Pyx |
221 |
25 |
Корма |
Puppis |
Pup |
673 |
140 |
Лебедь |
Cygnus |
Cyg |
804 |
150 |
Лев |
Leo |
Leo |
947 |
70 |
Летучая Рыба |
Volans |
Vol |
141 |
20 |
Лира |
Lyra |
Lyr |
286 |
45 |
Лисичка |
Vulpecula |
Vul |
268 |
45 |
Малая Медведица |
Ursa Minor |
UMi |
256 |
20 |
Малый Конь |
Equuleus |
Equ |
72 |
10 |
Малый Лев |
Leo Minor |
LMi |
232 |
20 |
Малый Пёс |
Canis Minor |
CMi |
183 |
20 |
Микроскоп |
Microscopium |
Mic |
210 |
20 |
Муха |
Musca |
Mus |
138 |
30 |
Насос |
Antlia |
Ant |
239 |
20 |
Наугольник |
Norma |
Nor |
165 |
20 |
Овен |
Aries |
Ari |
441 |
50 |
Октант |
Octans |
Oct |
291 |
35 |
Орёл |
Aquila |
Aql |
952 |
70 |
Орион |
Orion |
Ori |
594 |
120 |
Павлин |
Pavo |
Pav |
378 |
45 |
Паруса |
Vela |
Vel |
500 |
110 |
Пегас |
Pegasus |
Peg |
1121 |
100 |
Персей |
Perseus |
Per |
615 |
90 |
Печь |
Fornax |
For |
398 |
35 |
Райская Птица |
Apus |
Aps |
206 |
20 |
Рак |
Cancer |
Cnc |
506 |
60 |
Резец |
Caelum |
Cae |
125 |
10 |
Рыбы |
Pisces |
Psc |
889 |
75 |
Рысь |
Lynx |
Lyn |
545 |
60 |
Северная Корона |
Corona Borealis |
CrB |
179 |
20 |
Секстант |
Sextans |
Sex |
314 |
25 |
Сетка |
Reticulum |
Ret |
114 |
15 |
Скорпион |
Scorpius |
Sco |
497 |
100 |
Скульптор |
Sculptor |
Scl |
475 |
30 |
Столовая Гора |
Mensa |
Men |
153 |
15 |
Стрела |
Sagitta |
Sge |
80 |
20 |
Стрелец |
Sagittarius |
Sgr |
867 |
115 |
Телескоп |
Telescopium |
Tel |
252 |
30 |
Телец |
Taurus |
Tau |
797 |
125 |
Треугольник |
Triangulum |
Tri |
132 |
15 |
Тукан |
Tucana |
Tuc |
295 |
25 |
Феникс |
Phoenix |
Phe |
469 |
40 |
Хамелеон |
Chamaeleon |
Cha |
132 |
20 |
Центавр (Кентавр) |
Centaurus |
Cen |
1060 |
150 |
Цефей |
Cepheus |
Cep |
588 |
60 |
Циркуль |
Circinus |
Cir |
93 |
20 |
Часы |
Horologium |
Hor |
249 |
20 |
Чаша |
Crater |
Crt |
282 |
20 |
Щит |
Scutum |
Sct |
109 |
20 |
Эридан |
Eridanus |
Eri |
1138 |
100 |
Южная Гидра |
Hydrus |
Hyi |
243 |
20 |
Южная Корона |
Corona Australis |
CrA |
128 |
25 |
Южная Рыба |
Piscis Austrinus |
PsA |
245 |
25 |
Южный Крест |
Crux |
Cru |
68 |
30 |
Южный Треугольник |
Triangulum Australe |
TrA |
110 |
20 |
Ящерица |
Lacerta |
Lac |
201 |
35 |
Расположение неярких звезд можно определить благодаря нахождению ярких, и таким образом, найти необходимое созвездие. С давних времен, с целью простоты нахождения созвездий, яркие звезды были объединены в группы. Эти созвездия получили названия животных (Скорпион, Большая медведица и прочее), были названы именами героев греческих мифов (Персей, Андромеда и т.п.), или же простыми названиями предметов (Весы, Стрела, Северная Корона и т.д). С 18-го столетия некоторые яркие звезды каждого созвездия начали называть буквами греческого алфавита. Помимо этого около 130 ярко светящихся звезд были названы своими именами. Спустя некоторое время астрономы обозначали их числами, которыми на сегодняшний день пользуются для звезд слабой яркости. С 1922 года некоторые крупные созвездия были разделены на малые, а вместо групп созвездий, стали считать участками звездного неба. На данный момент в небе насчитывается 88 отдельных участков, называемых созвездиями.
Движение небесных объектов по созвездиям
По произведенным наблюдениям видно, что Луна не находится все время в одном и том же созвездии, а совершает передвижение из одного в другое, передвигаясь с запада на восток на 13 градусов в сутки. По небу луна совершает полный круг за 27.32 суток, проходя 12 созвездий. Солнце проделывает аналогичный путь как и Луна, правда, скорость движения Солнца составляет 1 градус в сутки и весь путь проходит за год.
Зодиакальные созвездия
Названия созвездий, по которым проходят Солнце и Луна, получили имена зодиаков (Рыбы, Козерог, Дева, Весы, Стрелец, Скорпион, Лев, Водолей, Телец, Близнецы, Рак, Овен). Первые три созвездия Солнце проходит весной, следующие три летом, последующие таким же образом. Только через полгода становятся видны те созвездия, в которых сейчас находится Солнце.
Что такое телескоп? История телескопа.
Телескоп — прибор, с помощью которого можно наблюдать отдалённые объекты путём сбора электромагнитного излучения (например, видимого света).
Годом изобретения телескопа, а вернее зрительной трубы, считают 1607 год, когда голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей продемонстрировал своё изобретение в Гааге. Тем не менее в выдаче патента ему было отказано в силу того, что и другие мастера, как Захарий Янсен из Мидделбурга и Якоб Метиус из Алкмара, уже обладали экземплярами подзорных труб, а последний вскоре после Липперсгея подал в Генеральные штаты (голландский парламент) запрос на патент. Позднейшее исследование показало, что, вероятно, подзорные трубы были известны ранее, ещё в 1605 году. В «Дополнениях в Вителлию», опубликованных в 1604 г., Кеплер рассмотрел ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа (причём как однолинзового, так и двухлинзового) были обнаружены ещё в записях Леонардо да Винчи, датируемых 1509 годом. Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»).
Первым, кто направил зрительную трубу в небо, превратив её в телескоп, и получил новые научные данные, стал Галилео Галилей. В 1609 году он создал свою первую зрительную трубу с трёхкратным увеличением. В том же году он построил телескоп с восьмикратным увеличением длиной около полуметра. Позже им был создан телескоп, дававший 32-кратное увеличение: длина телескопа была около метра, а диаметр объектива — 4,5 см. Это был очень несовершенный инструмент, обладавший всеми возможными аберрациями. Тем не менее, с его помощью Галилей сделал ряд открытий.
Название «телескоп» предложил в 1611 году греческий математик Иоаннис Димисианос (Giovanni Demisiani-Джованни Демизиани) для одного из инструментов Галилея, показанного на загородном симпосии Академии деи Линчеи. Сам Галилей использовал для своих телескопов термин лат. perspicillum.
В 20-м веке также наблюдалось развитие телескопов, которые работали в широком диапазоне длин волн от радио до гамма-лучей. Первый специально созданный радиотелескоп вступил в строй в 1937 году. С тех пор было разработано огромное множество сложных астрономических приборов.
Библиографическая ссылка
Наугольнов Д.В. Связь геометрии и астрономии // Старт в науке. – 2020. – № 5. ;URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=1960 (дата обращения: 21.11.2024).