Расширяя границы Вселенной

Данный труд является продолжением работы авторов по созданию сборников задач по астрономии и астрофизике. Мы благодарим сотрудников Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга (МГУ) А. И. Еремееву и Ф. А. Цицина за внимательное прочтение рукописи и дискуссию. Мы также признательны сотрудникам издательства МЦНМО Р. О. Алексееву и М. Ю. Панову за большой труд по подготовке книги.

Авторы.

Сентябрь 2003 года.

Человек стоит на берегу вселенной (немного об истории астрономии)

Берег Вселенной — это наша планета Земля, родина человечества. Мы пристально всматриваемся в космическую бездну. Что там? Обитель богов? Или пространство, заполненное звёздами и планетами, на которых живут разумные существа?

Есть мнение, что наш предок стал человеком не в тот момент, когда он взял в руки палку и замахнулся на дикое животное или иноплеменника, а лишь когда он впервые поднял голову к небу. Человек не может не размышлять. Наряду с привычными заботами о выживании, о еде, о семье у него часто возникает вопрос о своём месте в обществе и мире. Человек разумный во все времена хотел понять и систематизировать картину окружающего мира.

Науки зарождались в связи с практическими потребностями человека. Астрономия — наука о космических телах и всей Вселенной, — возникла прежде всего из необходимости ориентироваться на поверхности Земли. В этом древнему человеку помогли небесные светила: в начале люди определяли по ним направления сторон света, а в более поздние времена научились находить географические координаты на земле и на море. Кстати, эта задача не потеряла своего практического значения и для современного человека: если вам кажется, что теперь мы решаем её при помощи технических средств, то не заблуждайтесь — в основе их работы по сей день лежат небесные светила. Задача определения времени также была решена путём наблюдения небесных тел. Но что бы человек ни делал, помимо конкретных практических целей, в основном определяемых социальной жизнью, он преследует и весьма отвлечённые; человек обладает удивительным свойством — любознательностью. Мы рассматриваем окружающие тела и пытаемся понять их внутреннее строение, их предназначение, их связь с другими телами и с нами самими.

Интерес человека к небесным объектам — Солнцу, Луне, звёздам и планетам — это не исключительное, а закономерное явление. Часть земной поверхности, доступная для изучения, всегда была ограничена линией горизонта или возможностью нашего перемещения; в конце концов — конечным размером планеты. Небо же, напротив, предоставляет нам уникальную возможность проникновения: днём мы можем видеть яркие, а значит, близкие космические тела, ночью же наш взор проникает в глубины Вселенной. Изобретение телескопа и его дальнейшее совершенствование позволило увидеть очень далёкие объекты и приблизиться к пониманию структуры и физики космоса.

Наука — это деятельность, направленная на получение объективных знаний о мире и создание на их основе картины мира, т. е. упорядоченного представления о строении мира и царящих в нём взаимосвязях. Каждая наука изучает определённый аспект окружающей действительности и как бы создаёт свою модель мира; можно говорить о физической, биологической и прочих моделях мира. Изучение важнейших объектов Вселенной ведёт нас к построению астрономической картины мира.

Любая наука эволюционирует, т. е. рождается, развивается, дифференцируется, сливается с другими науками. Среди точных наук особенно большой интерес представляет развитие астрономии. В масштабе эволюции нашей планеты все науки очень молоды. Земля как космическое тело существует 4,6 млрд лет. Жизнь на планете зародилась неизвестным путём более трёх миллиардов лет назад. Человек современного типа живёт на Земле около 300 тыс. лет. Цивилизации, частью социальной жизни которых стала наука, существуют около 10 тыс. лет. Однако большинство современных научных дисциплин существуют всего несколько столетий. Астрономия в этом смысле занимает особую позицию: согласно письменным источникам, она непрерывно развивается около 5000 тыс. лет, начиная с эпохи Древнего Шумера, Египта, Китая. А косвенные данные, такие, как названия созвездий, первые попытки изображения звёздного неба, счёт времени по лунным фазам, космологические мифы разных народов свидетельствуют о гораздо более раннем зарождении астрономии. К настоящему времени человек смог в основном понять устройство Вселенной, хотя существует ещё много трудных задач, решить которые, возможно, удастся в текущем веке. Итак, проследим основные этапы развития астрономии.

Мифологическая астрономия

В древности мир небесный, идеальный противопоставлялся земному, грешному миру. По примитивным представлениям тех времён в идеальном мире могли жить только боги, герои, сверхъестественные существа. В группах звёзд, будущих созвездиях, люди видели особых существ. О них слагались мифы. Так, заметная конфигурация звёзд