Astronomie | studiul științific al corpurilor cerești

Istoria astronomiei

Istoria antică

Primii astronomi își foloseau doar ochii pentru a privi stelele. Aceștia au realizat hărți ale constelațiilor și stelelor din motive religioase și calendare pentru a calcula perioada din an. Civilizațiile timpurii, cum ar fi mayașii și vechii egipteni, au construit observatoare simple și au desenat hărți cu poziția stelelor. De asemenea, au început să se gândească la locul Pământului în univers. Multă vreme, oamenii au crezut că Pământul este centrul universului și că planetele, stelele și soarele se învârt în jurul lui. Acest lucru este cunoscut sub numele de geocentrism. Astronomia provine din grecescul astron (ἄστρον) care înseamnă "stea" și nomos (nόμος) care înseamnă "lege").

Grecii antici au încercat să explice mișcările soarelui și ale stelelor prin măsurători. Un matematician pe nume Eratostene a fost primul care a măsurat dimensiunea Pământului și a demonstrat că acesta este o sferă. O teorie a unui alt matematician, pe nume Aristarchus, a fost aceea că Soarele este centrul și că Pământul se mișcă în jurul său. Acest lucru este cunoscut sub numele de heliocentrism. Doar câțiva oameni au crezut că este corectă. Restul au continuat să creadă în modelul geocentric. Cele mai multe dintre numele constelațiilor și stelelor provin de la grecii din acea vreme.

Astronomii arabi au făcut multe progrese în timpul Evului Mediu, inclusiv hărți stelare îmbunătățite și modalități de estimare a dimensiunii Pământului. De asemenea, au învățat de la antici prin traducerea cărților grecești în arabă.

De la Renaștere la epoca modernă

În timpul Renașterii, un preot pe nume Nicolaus Copernicus a crezut, observând modul în care se mișcau planetele, că Pământul nu este centrul tuturor lucrurilor. Pe baza lucrărilor anterioare, el a spus că Pământul este o planetă și că toate planetele se mișcă în jurul Soarelui. Acest lucru a readus vechea idee a heliocentrismului. Galileo Galilei și-a construit propriile telescoape, pe care le-a folosit pentru a privi mai îndeaproape stelele și planetele pentru prima dată. El a fost de acord cu Copernicus. Biserica Catolică a considerat că Galileo a greșit. Și-a petrecut restul vieții în arest la domiciliu. Ideile heliocentrice au fost în curând îmbunătățite de Johannes Kepler și Isaac Newton, care a inventat teoria gravitației.

După Galileo, oamenii au construit telescoape mai bune și le-au folosit pentru a vedea obiecte mai îndepărtate, cum ar fi planetele Uranus și Neptun. De asemenea, au văzut că stelele erau similare cu Soarele nostru, dar cu o gamă de culori și dimensiuni diferite. De asemenea, au văzut mii de alte obiecte îndepărtate, cum ar fi galaxiile și nebuloasele.

Epoca modernă

Secolul XX, după 1920, a cunoscut schimbări importante în astronomie.

La începutul anilor 1920 a început să se accepte faptul că galaxia în care trăim, Calea Lactee, nu este singura galaxie. Existența altor galaxii a fost stabilită de Edwin Hubble, care a identificat nebuloasa Andromeda ca fiind o galaxie diferită. Tot Hubble a fost cel care a demonstrat că universul se află în expansiune. Existau multe alte galaxii la distanțe mari și acestea se îndepărtează, se îndepărtează de galaxia noastră. Acest lucru a fost complet neașteptat.

În 1931, Karl Jansky a descoperit emisia radio din afara Pământului în timp ce încerca să izoleze o sursă de zgomot în comunicațiile radio, marcând astfel nașterea radioastronomiei și primele încercări de a utiliza o altă parte a spectrului electromagnetic pentru a observa cerul. Acele părți ale spectrului electromagnetic pe care atmosfera nu le bloca erau acum deschise astronomiei, permițând astfel realizarea mai multor descoperiri.

Deschiderea acestei noi ferestre către Univers a dus la descoperirea unor lucruri cu totul noi, de exemplu pulsarii, care trimiteau în spațiu impulsuri regulate de unde radio. La început, s-a crezut că aceste unde sunt de origine extraterestră, deoarece pulsurile erau atât de regulate încât sugerau o sursă artificială.

În perioada de după cel de-al doilea război mondial au apărut mai multe observatoare, în care telescoape mari și precise sunt construite și exploatate în locuri bune de observare, de obicei de către guverne. De exemplu, Bernard Lovell a început radioastronomia la Jodrell Bank, folosind resturi de echipamente radar militare. Până în 1957, situl avea cel mai mare radiotelescop orientabil din lume. În mod similar, la sfârșitul anilor 1960 a început construcția de observatoare dedicate la Mauna Kea din Hawaii, un loc bun pentru telescoapele vizibile și infraroșii datorită altitudinii sale mari și cerului senin.

Următoarea mare revoluție în astronomie a avut loc datorită nașterii rachetelor. Aceasta a permis amplasarea telescoapelor în spațiu pe sateliți.

Telescoapele spațiale au oferit, pentru prima dată în istorie, acces la întregul spectru electromagnetic, inclusiv la razele care fuseseră blocate de atmosferă. Razele X, razele gamma, lumina ultravioletă și părți din spectrul infraroșu au fost deschise astronomiei odată cu lansarea telescoapelor de observare. Ca și în cazul altor părți ale spectrului, au fost făcute noi descoperiri.

Începând cu anii 1970, au fost lansați sateliți care au fost înlocuiți cu sateliți mai preciși și mai buni, ceea ce a dus la cartografierea cerului în aproape toate părțile spectrului electromagnetic.

 
Desene ale Lunii realizate de Galileo. Desenele sale au fost mai detaliate decât cele făcute de oricine altcineva înainte de el, deoarece a folosit un telescop pentru a privi Luna.  

Descoperiri

Descoperirile sunt, în general, de două tipuri: corpuri și fenomene. Corpurile sunt lucruri din Univers, fie că este vorba de o planetă ca Pământul nostru sau de o galaxie ca Calea Lactee. Fenomenele sunt evenimente și întâmplări din Univers.

Corpuri

Pentru comoditate, această secțiune a fost împărțită în funcție de locul în care se găsesc aceste corpuri astronomice: cele din jurul stelelor sunt corpuri solare, cele din interiorul galaxiilor sunt corpuri galactice și toate celelalte corpuri mai mari sunt corpuri cosmice.

Solar

• Planete
• Asteroizi
• Comete

Galactic

• Stele

Obiecte difuze:

• Nebuloase
• Clustere

Stele compacte:

• Stele pitice albe
• Stele neutronice
• Găuri negre

Cosmic

• Galaxii
• Grupuri de galaxii
• Superclustere

Fenomene

Evenimentele de explozie sunt cele în care se produce o schimbare bruscă în ceruri care dispare rapid. Acestea sunt numite explozii deoarece sunt asociate în mod normal cu explozii mari care produc o "explozie" de energie. Acestea includ:

• Supernove
• Novas

Evenimentele periodice sunt cele care se întâmplă în mod regulat și repetitiv. Denumirea de periodic provine de la perioadă, care reprezintă durata de timp necesară pentru ca o undă să parcurgă un ciclu. Printre fenomenele periodice se numără:

• Pulsari
• Stele variabile

Fenomenele de zgomot tind să se refere la lucruri care s-au întâmplat cu mult timp în urmă. Semnalul de la aceste evenimente ricoșează în Univers până când pare să vină de peste tot și variază foarte puțin în intensitate. În acest fel, este "zgomotul", semnalul de fond care invadează fiecare instrument folosit în astronomie. Cel mai comun exemplu de zgomot este zgomotul static observat la televizoarele analogice. Principalul exemplu astronomic este: radiația cosmică de fond.

 

Metode

Instrumente

• Telescoapele sunt principalul instrument de observare. Acestea preiau toată lumina dintr-o zonă mare și o pun într-o zonă mică. Acest lucru este ca și cum ți-ai face ochii foarte mari și puternici. Astronomii folosesc telescoapele pentru a observa lucruri îndepărtate și întunecate. Telescoapele fac ca obiectele să pară mai mari, mai apropiate, mai luminoase.
• Spectrometrele studiază diferitele lungimi de undă ale luminii. Acest lucru arată din ce este alcătuit ceva.
• Multe telescoape se află în sateliți. Acestea sunt observatoare spațiale. Atmosfera Pământului blochează unele părți ale spectrului electromagnetic, dar telescoapele speciale aflate deasupra atmosferei pot detecta aceste radiații.
• Radioastronomia utilizează radiotelescoape. Sinteza deschiderii combină telescoape mai mici pentru a crea o rețea în fază, care funcționează ca un telescop la fel de mare ca distanța dintre telescoapele mai mici.

Tehnici

Există modalități prin care astronomii pot obține imagini mai bune ale cerului. Lumina provenită de la o sursă îndepărtată ajunge la un senzor și este măsurată, în mod normal de către un ochi uman sau de o cameră foto. În cazul surselor foarte slabe, este posibil să nu existe suficiente particule de lumină provenind de la sursă pentru ca aceasta să fie văzută. O tehnică de care dispun astronomii pentru a o face vizibilă este utilizarea integrării (care este ca și expunerile mai lungi în fotografie).

Integrare

Sursele astronomice nu se deplasează prea mult: doar rotația și mișcarea Pământului le determină să se deplaseze pe cer. Pe măsură ce particulele de lumină ajung în timp la camera de luat vederi, ele lovesc același loc, făcându-l mai luminos și mai vizibil decât fundalul, până când acesta poate fi văzut.

Telescoapele din majoritatea observatoarelor (și instrumentele prin satelit) pot urmări în mod normal o sursă în timp ce aceasta se deplasează pe cer, ceea ce face ca steaua să pară nemișcată pentru telescop și permite expuneri mai lungi. De asemenea, imaginile pot fi realizate în nopți diferite, astfel încât expunerile se întind pe parcursul a ore, zile sau chiar luni. În era digitală, imaginile digitalizate ale cerului pot fi adunate de un computer, care suprapune imaginile după ce corectează mișcările.

Optica adaptivă

Optica adaptivă înseamnă schimbarea formei oglinzii sau a lentilei în timp ce se privește ceva, pentru a vedea mai bine.

Analiza datelor

Analiza datelor este procesul prin care se obțin mai multe informații dintr-o observație astronomică decât prin simpla observare a acesteia. Observația este mai întâi stocată ca date. Apoi, aceste date sunt analizate prin diverse tehnici.

Analiza Fourier

Analiza Fourier în matematică poate arăta dacă o observație (pe o perioadă de timp) se schimbă periodic (se schimbă ca o undă). În caz afirmativ, se pot extrage frecvențele și tipul de model de undă și se pot descoperi multe lucruri, inclusiv planete noi.

 

Subdomenii ale astronomiei

Pulsarii pulsează regulat în unde radio. Aceștia s-au dovedit a fi similari cu unele (dar nu toate) dintr-un tip de sursă luminoasă în raze X, numită binare cu raze X de masă mică. S-a dovedit că toți pulsarii și unele LMXB sunt stele neutronice și că diferențele se datorează mediului în care se află steaua neutronică. Acele LMXB care nu erau stele neutronice s-au dovedit a fi găuri negre.

Această secțiune încearcă să ofere o imagine de ansamblu a domeniilor importante ale astronomiei.

Astronomie solară

Astronomia solară este studiul Soarelui. Soarele este cea mai apropiată stea de Pământ, la o distanță de aproximativ 92 milioane (92.000.000) de mile. Este cel mai ușor de observat în detaliu. Observarea Soarelui ne poate ajuta să înțelegem cum funcționează și cum se formează alte stele. Schimbările de la nivelul Soarelui pot afecta vremea și clima de pe Pământ. Un flux de particule încărcate, numit vânt solar, este trimis în mod constant de Soare. Vântul solar care lovește câmpul magnetic al Pământului provoacă luminile nordice.

Astronomie planetară

Astronomia planetară este studiul planetelor, sateliților, planetelor pitice, cometelor și asteroizilor, precum și al altor obiecte mici care orbitează în jurul stelelor. Planetele din sistemul nostru solar au fost studiate în profunzime de multe nave spațiale care au vizitat planeta, cum ar fi Cassini-Huygens (Saturn) și Voyager 1 și 2.

Astronomie galactică

Astronomia galactică este studiul galaxiilor îndepărtate. Studiul galaxiilor îndepărtate este o modalitate bună de a învăța despre galaxia noastră, deoarece gazele și stelele din galaxia noastră sunt greu de observat. Astronomii galactici încearcă să înțeleagă structura galaxiilor și modul în care acestea se formează, folosind diferite tipuri de telescoape și simulări pe calculator.

Astronomia undelor gravitaționale

Astronomia undelor gravitaționale este studiul Universului în spectrul undelor gravitaționale. Până în prezent, toată astronomia care a fost realizată a folosit spectrul electromagnetic. Undele gravitaționale sunt ondulații în spațiu-timp emise de obiecte foarte dense care își schimbă forma, printre care se numără piticele albe, stelele neutronice și găurile negre. Deoarece nimeni nu a reușit să detecteze direct undele gravitaționale, impactul astronomiei undelor gravitaționale a fost limitat.

 

Pagini conexe