Для чего современному человеку нужна астрономия
Статья «Зачем нам нужна астрономия?»
Только астрономы могут проверить теории, которые продуцируют физики-теоретики, и подкинуть им новые загадки. Также сложно представить астрономию без космонавтики. Армия «прикладных» астрономов рассчитывает траектории космических аппаратов, а космонавты заучивают наизусть звездное небо, чтобы по четырем-пяти звездам, видным в иллюминаторе, определить ориентацию корабля.
Просмотр содержимого документа
«Статья «Зачем нам нужна астрономия?»»
Зачем нужна астрономия?
( докладчик Колесникова С.В.)
Многих людей интересует вопрос: а зачем, собственно, нужна астрономия? Они считают, что любители и профессиональные звездочеты всего лишь развлекаются, теша свои глаза веселыми картинками туманностей и галактик, которые все привыкли видеть в глянцевых журналах.
Да что уж говорить про астрономов, ведь один мой товарищ всерьез считал, что даже космонавты летают на МКС просто для того, чтобы там побыть. Возможно, он и до сих пор так думает. Я не уточнял. Но вроде должен был повзрослеть…
Итак, вы уже поняли, что сегодня я буду разглагольствовать о том, зачем нужна астрономия.
Во-первых, не лишним будет знать, что астрономия – одна из древнейших наук. Тысячи лет назад в Вавилоне, Египте, Китае люди заметили повторяемость определенных событий на небесной сфере. На основе наблюдений за этими событиями они научились определять время и стороны горизонта.
Так что если бы в те времена человечество не озадачилось происходящим на небе, то неизвестно, носили бы вы сейчас наручные часы или нет. Сколько выходных у вас было бы в году, если бы Плутон находился чуть ближе к Солнцу? А вращайся Луна на сотню-другую тысяч километров дальше от Земли, сколько раз в месяц вы получали бы зарплату?
Более того, в наше время в навигации, авиации, космонавтике, геодезии и картографии для определения точного времени и положения в пространстве также используется астрономия. «Но ведь нынче есть GPS, ГЛОНАСС и другие чудеса цивилизации», — скажете вы. «Это для обывателя», — отвечу я. Да и ситуация здесь примерно как с математикой: вроде и суперкомпьютеры уже есть, и вычисления любой сложности не проблема, но разве было бы это возможно без фундаментальных знаний?
Возвращаясь к тем же GPS и ГЛОНАСС, можно сказать, что без привлечения астрономии даже сам факт запуска этих спутников был бы невозможен. Ибо орбиты всех небесных тел, от гигантских звезд до небольших космических аппаратов, подчиняются общим законам, к изучению которых астрономия имеет непосредственное отношение.
Постройте вы самую современную ракету с целью запустить ее к Марсу, и она не будет ничем иным, как грудой бесполезного металлолома без астрономии, физики и точных наук. Вы не сможете вывести космический корабль на межпланетную орбиту и удачно посадить его в конечном пункте путешествия.
Посылая на орбиту спутники или запуская космические аппараты к другим планетам, ученые заботятся о том, чтобы получить как можно больше данных. Но просто сделать большой аппарат и запихнуть в него кучу датчиков не выйдет из-за ограничения по размерам и весу, который способны выводить в космос наши ракеты. Приходится снова проводить исследования и прибегать к новейшим техническим решениям. Их мы тоже затем используем.
Аппаратура контроля багажа, например, начала свою историю с датчиков, устанавливаемых на рентгеновские спутники.
Больше запросов на новые разработки имеется, разве что, у военных. Но использование этих разработок, сами понимаете, «в бытовой технике» начинается ой как нескоро. Да и вы должны согласиться со мной в том, что такой двигатель прогресса, как астрономия, куда лучше войны.
Кроме всего прочего.
Астрономия тесно связана со множеством современных наук, использует их достижения и в свою очередь дополняет, стимулирует, ставя перед ними все новые задачи. Она изучает вещество в таких условиях и масштабах, которые никогда не будут доступны в земных лабораториях. Это расширяет наши познания об устройстве Вселенной, ее законах и происхождении (я уж не буду толковать сейчас о вкладе астрономии в борьбу с религиозными предрассудками).
Благодаря ярким и захватывающим дух фотографиям, полученным в процессе работы звездочетов, многие люди с детства влюбляются в науку. Таким образом, астрономия несет огромный вклад в ее популяризацию. В настоящее время очень грустно смотреть на то, как из системы образования вытесняют астрономию и заменяют ее православием. Возникает закономерный вопрос: а зачем?
1.Причина кроется в большом объеме взаимосвязанной информации, которую невозможно внятно передать детям в виде отдельных «кусочков», разбросанных по курсам физики и географии. Хотя астрономия теснейшим образом связана с физикой и как наука позволила открыть множество общих физических законов, последние базируются на наблюдении конкретных небесных тел, расположенных на небе определенным образом (звезд, планет, спутников, галактик). В свою очередь, невозможно рассказать, где эти тела находятся, без связи с географией и преподавания основ сферической астрономии и систем астрономических координат, а также созвездий. Поэтому астрономия — это междисциплинарный, но тем не менее единый и неделимый школьный предмет.
Главный вклад астрономии в школе, на мой взгляд, заключается в том, что это единственный предмет, который дает реальное, полноценное представление о том, где вообще мы живем и как устроена Вселенная. Астрономия — это лучшая прививка от лжи об устройстве мира, которая, к сожалению, сегодня часто встречается в СМИ и интернете. Всегда приятно видеть потрясение детей (а оно проявляется очень явно), когда они осознают, сколь уникален, но в то же время мал и незначителен в масштабах космоса тот голубой шарик, на котором сосредоточены все наши жизни и проблемы. Ребята узнают о реальной связи Солнца и Земли, перестают воспринимать солнечные и лунные затмения как нечто сверхъестественное и непонятное, получают основные знания о планетах и о том, как действие различных механизмов во Вселенной привело к эволюции самой Вселенной, Земли и, в конечном счете, человека.
Интересно, а какие недавние научные исследования в области астрономии впечатлили вас сильнее всего?
Из совсем свежих, но по-настоящему значимых — подтверждение существования гравитационных волн коллаборациями LIGO и VIRGO и открытие группой Pale Red Dot планеты вокруг Проксимы Центавра, ближайшей к Солнцу звезды.
Первое из этих событий дало окончательное и бесповоротное подтверждение общей теории относительности, впервые позволило наблюдать слияние двух черных дыр и заложило первый камень в теоретический фундамент гравитационно-волновой астрономии, который разрабатывался на протяжении последних ста лет. Второе открытие обозначило первую реалистичную цель межзвездных путешествий и планету, о которой в последующие десятилетия мы, вероятнее всего, узнаем больше, чем о других внесолнечных планетах.
Кстати, а какие профессии связаны с астрономией? Кем можно стать, изучив эту науку?
Конечно, в первую очередь с ней связаны сами астрономы, которые представляют из себя гораздо более разношерстную компанию, чем принято думать. Есть астрономы-наблюдатели и астрономы-теоретики, они могут специализироваться как на «привычных» планетах и звездах, так и на черных дырах и Вселенной.
Кроме того, велика и неразрывна связь астрономии с физикой. Часто трудно бывает понять, особенно в теоретических дисциплинах, где заканчивается астрономия и начинается физика и наоборот. Только астрономы могут проверить теории, которые продуцируют физики-теоретики, и подкинуть им новые загадки. Также сложно представить астрономию без космонавтики. Армия «прикладных» астрономов рассчитывает траектории космических аппаратов, а космонавты заучивают наизусть звездное небо, чтобы по четырем-пяти звездам, видным в иллюминаторе, определить ориентацию корабля.
Морякам, геологам, промысловикам, охотникам и любым специалистам, работающим вдали от цивилизации, тоже нужно знать звездное небо, чтобы не зависеть от работы систем навигации. С другой стороны, для той же навигации, а также геодезии и разведки полезных ископаемых, нужны сведения о структуре гравитационного поля Земли — ее изучают гравиметристы — это особая «порода» астрономов-геофизиков.
Подробно описать все то, для чего нужна астрономия, в рамках одной статьи, наверное, невозможно. Но я надеюсь, что и этого скромного очерка достаточно для того, чтобы вы поняли: налоги на науку уплачены не зря. И на астрономию в частности.
Замечания, вопросы и пожелания рад приветствовать в комментариях под статьей.
Зачем нужна астрономия?
Космический телескоп имени Хаббла обошелся больше чем в шесть миллиардов долларов. Стоимость будущей гигантской системы радиотелескопов SKA (Square Kilometer Array) оценивается примерно в миллиард долларов. При этом подавляющее большинство исследований, для которых нужны эти сверхдорогие приборы, не приносит никакой практической пользы. Черную дыру или темную материю невозможно приспособить к нуждам рынка. Возникает вопрос: а нужны ли миру эти огромные затраты, если результатом их становятся лишь публикации в фундаментальных научных журналах?
Всоветское время было принято говорить, со ссылкой на Энгельса, о том, что астрономия является древнейшей наукой и возникла она из необходимости ориентироваться во времени и пространстве. И это правильно! Стороны света — исключительно астрономическая система ориентации. Все основные единицы времени: год, месяц, неделя, день — астрономического происхождения. Кстати, задумывались ли вы о том, что будь Уран чуть больше или ближе к Солнцу, выходные случались бы раз не в семь, а в восемь дней? И наоборот: будь Меркурий меньше или ближе к Солнцу настолько, что его нельзя было бы увидеть невооруженным глазом — выходные наступали бы на день раньше. Заодно можно поразмыслить о том, как расстояние до Луны связано с частотой выдачи зарплаты.
До сих пор ряд разделов астрономии имеют очевидно прикладной характер — например, системы ориентации спутников и наведения ракет. Вообще лучшей основой для ориентации в пространстве являются далекие небесные тела (например, квазары), положение которых можно считать неизменным с любой реально требуемой точностью.
Для вычисления точного времени астрономические данные в последние десятилетия уже не применяются — в качестве стандарта используются так называемые атомные часы.
Также из астрономических работ выросли некоторые геофизические исследования (например, гравиметрия). Здесь вопрос о практической пользе науки не возникает.
Однако я хочу поговорить о другой ветви астрономии — астрофизике, науке, изучающей природу (физику) небесных тел. Именно астрофизика стала для обывателя фактически синонимом астрономии. Вдобавок откажемся от рассмотрения тех тел Солнечной системы, которые уже в наши дни находятся в пределах досягаемости для человека. Вопрос об их освоении может возникнуть в ближайшие десятилетия, а потому в целесообразности подобных исследований вряд ли кто усомнится. Зададимся вопросом, какую пользу могут принести «народному хозяйству» исследования звезд и галактик, изучение черных дыр. (Действительно, фундаментальные исследования ведутся в основном на деньги налогоплательщиков, поэтому было бы вполне логично, если бы ученые в доступной форме рассказывали нам и о своих планах, и о результатах.) Ответ можно разделить на три части, и не все они одинаково очевидны.
Выгода первая. Подготовка к будущему
Самый простой и общепринятый аргумент в пользу необходимости многих научных исследований состоит в том, что мы даже в среднесрочной перспективе не можем предсказать, чем они обернутся — что уж говорить об отдаленном будущем…
Поэтому научные работы необходимо вести как можно более широким фронтом. Втянувшееся в научнотехнический прогресс человечество, по сути, имеет теперь только один путь — вперед. Например, только новые технологии позволят решить проблему обеспечения энергией: вряд ли мы готовы просто снизить уровень ее потребления. То есть мы не хотим включать электричество всего на час, а не на весь вечер, или существенно ограничивать использование воды (не только горячей), или чаще пользоваться общественным транспортом вместо личного автомобиля. Мы хотим, чтобы лампы потребляли меньше электричества, а машины — топлива. Чтобы энергию можно было получать по возможности более чистым способом, а сырье не исчерпывалось и т. д. Это достаточно популярная и очевидная аргументация, поэтому не будем на ней задерживаться.
Выгода вторая. «Побочный продукт»
Проводя фундаментальные изыскания, ученые работают на пределе возможного. При этом им каждый раз хочется отодвинуть этот предел, попытаться исследовать область, ранее недоступную для изучения по причинам несовершенства инструментов. Поэтому каждый новый астрономический спутник — это не просто еще один прибор. Это принципиально новый аппарат, который хотя бы по одному из существенных параметров (например, по чувствительности) превосходит предшественников на порядок.
Спутники далеко не всегда можно просто увеличить в размерах. Это, во-первых, дорого, а во-вторых, есть физические ограничения, связанные с габаритами обтекателя ракеты или грузового отсека космического челнока. Поэтому приходится искать новые решения. То есть астрономы, в частности, выступают в роли двигателей технического прогресса. Их потребности многократно превосходят запросы других категорий заказчиков (составить им конкуренцию могут разве что военные, но разработки, сделанные для последних, по очевидным причинам начинают использоваться в, скажем так, бытовой технике куда как медленнее).
Без заказов со стороны фундаментальной науки нам пришлось бы очень долго ждать многих разработок (даже аппаратура для контроля багажа в аэропортах восходит к датчикам на рентгеновских спутниках). Самым ярким примером, возможно, является интернет, возникший из необходимости проводить исследования в области физики элементарных частиц, где работают гигантские международные коллективы (ожидание того, что военные наработки в этой сфере станут достоянием простых пользователей, наверняка затянулось бы на годы).
Существенно, что расходы по этим передовым разработкам, как правило, берет на себя государство, финансирующее фундаментальные исследования. Таким образом, фирмы получают для коммерческих приложений уже готовый и оплаченный продукт — разнообразные ноу-хау.
Астрономия, которая переживает сейчас расцвет благодаря возможности укрупнения наблюдательных приборов и улучшения их характеристик, является одним из «двигателей прогресса». И, наверное, ни у кого нет сомнений в том, что такой двигатель куда лучше войны (которая тоже, разумеется, активно способствует созданию новых технологий).
Выгода третья. Популяризация науки
Наконец, есть и третий аспект, свойственный именно астрономии. Существует глобальная проблема взаимоотношений большой науки и общества. Наука становится все более сложной и специализированной. Все труднее рассказывать о достижениях ученых. Как правильно говорит профессор Липунов, «чтобы удивляться, надо много знать». Зачастую для того, чтобы понять, в чем изюминка той или иной научной новости, нужно быть специалистом хотя бы в смежной области. При этом исследования требуют все больше средств и усилий. Нужны новые кадры, а в науке одним их количеством не обойтись: важно качество. То есть для получения научного образования и работы по специальности необходимо привлекать по возможности более талантливых людей. Все это естественным образом требует выстраивания public relations, если угодно — рекламы науки в обществе. И как каждый бренд стремится обрести свое «лицо», так и науке нужна своя фотомодель. И тут «гордая муза Урания» вне конкуренции.
В самом деле: астрономические открытия достаточно часто можно популярно растолковать и красочно проиллюстрировать, порой от них дух захватывает! Многие науки не могут этим похвастаться, хотя речь зачастую идет о поистине уникальных результатах. Поэтому неудивительно, что в новостях непропорционально много внимания уделяется именно успехам астрофизиков, хотя наука эта (в сравнении с физикой твердого тела, например) куда скромнее по числу ученых и публикаций.
Многие из тех, кто пришел на физические факультеты, в детстве увлеклись наукой благодаря популярной астрономии. Интересно, что из числа выпускников тех же физфаков лишь очень немногие идут потом в фундаментальную науку. Потребность в исследователях в прикладных областях во многом обеспечивается за счет выпускников «научных» факультетов. Но, для того чтобы получить высококлассного специалиста-прикладника с естественно-научным образованием, его нужно еще в детстве увлечь наукой. И редко когда это удается сделать без какого-то яркого и доступного (но вместе с тем достоверного) образа. В наши дни астрофизика хорошо справляется с этой задачей. Возможно, в этом и состоит сейчас главная «польза от астрономии».
Почему астрономия важна для человечества?
В современном мире существует масса различных видов наук и дисциплин. Астрономия — одна из них. Многие люди не могут понять, почему астрономия важна для человечества? Зачем вообще изучать эту науку? Большая часть придерживаются следующего мнения: профессиональные ученые, которые активно изучают различные туманности и галактики, только развлекаются между собой. А так ли это?
Зачем нужна астрономия?
Для начала следует отметить, что астрономия — одна из наиболее древних наук. Появилась очень много столетий назад, причем первые задатки астрономии приходились на древние города Египта, Вавилона и Китая. Тогда люди только начали понимать, что на горизонте присутствуют некоторые движения каких-то небесных тел, причем каждое идет по определенной траектории. Нужно признать, что если бы когда-то давно люди не занялись вопросом изучения астрономии, может быть, сегодня мы бы не знали о существовании наручных часов, ведь контроль времени во многом зависит от данной науки.
Где применяется сегодня астрономия?
Элементарно определить точное время либо положение определенного тела в пространстве поможет именно современная астрономия.
Зачем же тогда необходимы ГЛОНАСС или GPS? Более того, есть ряд других приборов и программ, которые позволяют выполнить вышеуказанную функцию. Но ведь в данном случае все вышеуказанные вычисления приборов происходят именно на фундаментальных основах астрономии, которая за последние несколько столетий существенно прогрессировала и готова идти вперед далее.
Изучение астрономии сегодня несет очень важную информацию для всего человечества. Каким образом двигаются планеты относительно Солнца и друг друга? Кто такое астероиды и кометы? Смогут ли многочисленные космические тела каким-либо образом навредить Земле? Сколько остается жить нашей планете и следует ли задумываться над колонизацией других планет и звезд? На все эти вопросы отвечает именно астрономия.
Для чего современному человеку нужна астрономия
Человека всегда интересовало, что представляет собой мир, в котором мы живем, какие явления скрываются за великолепной россыпью звезд, украшающей ночное небо Земли. В ходе астрономических исследований перед людьми не раз возникали удивительные загадки. А поиски ответа не только расширяли и углубляли наши знания о Вселенной, но и помогали успешно решать чисто земные задачи.
Уже в глубокой древности астрономические наблюдения играли весьма существенную роль в жизни человечества. С помощью небесных светил наши предки находили путь в океане, измеряли время, составляли календари, определяли наиболее благоприятные сроки сельскохозяйственных работ. Астрономические наблюдения помогли людям измерить Землю, составить географические карты.
Но особо важное значение астрономия приобрела в наше время, в эпоху так называемой научно-технической революции. Без нее оказались бы невозможными многие достижения науки и техники, в том числе успехи современного человечества в освоении космоса.
Вселенная во все большей и большей степени превращается в лабораторию современного естествознания, в которой наука черпает новые сведения о физических явлениях. Разумеется, астрономы продолжают заниматься и традиционными наблюдениями, но все же ведущую роль приобрели астрофизические исследования.
Еще в довоенные годы астрономы пришли к заключению, что Солнце и звезды светят потому, что в их недрах происходят ядерные реакции. Это открытие натолкнуло ученых на мысль о возможности практического использования атомной и термоядерной энергии. И теперь могучая атомная энергия, укрощенная человеком, рождается в многочисленных атомных реакторах, вырабатывает электрический ток, приводит в движение фабрики и заводы, мощные ледоколы. Вот-вот должны появиться и управляемые термоядерные реакторы.
А сколько существует в космосе других явлений, которые со временем также будут изучены и использованы человеком!
Курс астрономии учащиеся средней школы проходят в 11 классе. Однако любительскими астрономическими наблюдениями вы можете заняться и гораздо раньше. И даже если в будущем вы не станете ни астрономами, ни физиками, это увлечение откроет перед вами окно в необъятный мир космоса, поможет лучше понимать природу, сделает вашу жизнь насыщенней и интересней.
Не исключено, что полученные вами данные пригодятся ученым. Но если этого и не произойдет, сами занятия астрономией принесут вам большую радость. Ведь для любителя важно не только получение конкретного результата, но и приобщение к процессу научного исследования, познания нового, процессу, доставляющему огромное эстетическое наслаждение.
Время астрономии: зачем нужен этот предмет в школе?
Материал подготовлен на основе вебинара «Зачем нужна астрономия?». Ведущий — Сергей Попов, астрофизик, доктор физико-математических наук,ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ, профессор РАН.
Астрономия вводится в учебный план с начала учебного года, закономерно возникает вопрос — зачем. Для чего тратить время на изучение объектов, которые находятся слишком далеко и никак не связаны с практической жизнью?
Недавно были названы лауреаты Государственной премии РФ 2017 года в области науки и технологий, ими стали лидеры мировой астрофизики Рашид Сюняев и Николай Шакура — за создание теории дисковой аккреции вещества на черные дыры. Теория дает возможность быстро идентифицировать не только черные дыры, но и нейтронные звезды, и белые карлики, и протопланетные диски вокруг молодых звезд. Теория применима для изучения экзопланет, которых астрономы открывают все больше. Но имеет ли это влияние на нашу жизнь? Спрашивают, зачем тратить миллиарды на телескоп? Но дело в том, что дорогой научный проект — как шоссе через джунгли: его трудно пробить, зато за ним пойдет большой поток научной информации и технологий, которые обогатят человечество. Космические проекты очень дорогие. В стоимость входят: уникальность разработки, единичность экземпляра, высокие технологии, космос, риски.
Сергей Попов, астрофизик, доктор физико-математических наук,ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ, профессор РАН: «Наука является едва ли не лучшим заказчиком самых современных технологий, которые при этом не становятся секретными, а сразу переходят в коммерческую, если хотите, часть технологического развития и в этом смысле очень быстро попадают к нам. Астрономия выступает лицом науки в коммуникации с обществом, это очень важная роль, не все науки в каждый данный момент времени могут ее играть. Сейчас — время астрономии».
Цель космических проектов — делать действительно важные открытия и продвигать науку вперед, причем не только физику и технологию. Астрономия помогает разным наукам проверять гипотезы в не достижимых на Земле условиях. За важными фундаментальными открытиями неизбежно следуют попутные, за ними — непредсказуемые будущие применения. Применение может быть отсрочено на десятки и сотни лет. Когда Ньютон делал доклад о результатах изучения тел солнечной системы, никто не мог думать о приборах в космосе для получения информации. Когда мы видим рентгеновские детекторы в аэропортах, мы не думаем, что сначала они понадобились астрономам. Или квазары: люди, возможно, и слова этого не понимают, но пользуются навигаторами. Квазары — база систем ориентации. Ну, а 50 лет назад люди, их открывшие, на вопрос о практическом применении только руками бы развели. Или WI-FI: это радиоастрономы решали задачу обработки радионаблюдений. Сейчас на очереди «приручение» рентгеновских пульсаров, которые будут самостоятельно ориентировать спутники, создавая локальную систему ориентации тела в космосе. То есть фундаментальные открытия пригождаются человечеству, но обычно не сразу.
Коротко о нескольких перспективных космических проектах:
Регистрация космических лучей самых высоких энергий. Обсерватория имени Оже в Аргентине — это 1000 наземных детекторов для обнаружения частиц плюс 24 телескопа. Возможно, в скором времени детекторы будут поставлены прямо в космосе. Цель проекта — изучение редких частиц очень высоких энергий. Их происхождение пока неизвестно.
Наблюдения нейтрино. Нейтрино — это и новый канал изучения космоса, и новый способ. Огромный детектор в Антарктиде обнаруживает нейтрино высоких энергий. Известно, что приходит нейтрино от Солнца, нейтрино от сверхновых звезд…происхождение неизвестно.
Гравитационные волны. От взаимодействия черных дыр образуется гигантская энергия, возникают волны. Их изучение — единственная возможность понять, как работает природа, в которой мы живем. Начинается эра гравитационно-волновой астрономии, это новый способ изучения вселенной. Первая ласточка — космический проект LISA.
Итак, астрономия — красивая и строгая наука, она захватывает. Заинтересовать школьников астрономией легко, но не в последнем классе школы, а тогда, когда у детей жив интерес к космосу, есть способность мечтать и готовность что-то изучать. Астрономия — область открытий, и только решенными задачами обходиться нельзя. Через научную фантастику, фильм «Интерстеллар», по шажочкам — к науке…
Записала Людмила Кожурина
По какому учебнику преподавать астрономию в школе?
Учебник Б.А. Воронцова-Вельяминова, Е.К. Страута соответствует требованиям ФГОС и предназначен для изучения астрономии на базовом уровне. В нем сохранена классическая структура изложения учебного материала, большое внимание уделено современному состоянию науки. За последние десятилетия астрономия достигла огромных успехов. Сегодня она принадлежит к числу наиболее быстро развивающихся областей естествознания. Новые устоявшиеся данные по исследованию небесных тел с космических аппаратов и современных крупных наземных и космических телескопов нашли свое место в учебнике. Является единственным в России учебником астрономии, рекомендованным Министерством образования и науки РФ и включенным в Федеральный перечень (Приказ № 253 от 31.03.2014 г.). К учебнику прилагается рабочая программа. Купить учебник