CC BY
112
4. Hurcilava O.G., Mel'cer A.V., Pronina A.A., Aristova T.I., Erastova N.V., Samsonova T.V. Pervichnaya akkreditaciya vypusknikov mediko-profilakticheskogo profilya: ocenivanie professional'nyh kompetencij dlya obespecheniya sanitarno-'epidemiologicheskogo blagopoluchiya naseleniya. Profilakticheskaya i klinicheskaya medicina. 2018;
№ 4 (69): 5 - 14.
5. Asim A. Jani, Jennifer T., Pharm D., Ather A. Integrative Medicine in Preventive Medicine Education: Competency and Curriculum Development for Preventive Medicine and Other Specialty Residency Programs. Am J Prev Med. 2015; № 49 (503): 222 - 229. Available at: https://doi:10.1016/j.amepre.2015.08.019
6. Ding X., Zhao L., Chu H. et al. Assessing the Effectiveness of Problem-Based Learning of Preventive Medicine Education in China. Scientific Reports. 2015; № 4: 5126. Available at: https://doi.org/10.1038/srep05126
7. Tret'yak S.V. Formirovanie u studentov cennostnogo otnosheniya k gumanitarnomu komponentu professional'nogo obrazovaniya: Na materiale prepodavaniya inostrannogo yazyka v medicinskom vuze. Dissertaciya ... kandidata pedagogicheskih nauk. Volgograd, 2002.
8. Tihonova T.A. Formirovanie professional'no-kommunikativnoj kompetentnosti studentov v processe obucheniya v medicinskom uchilische. Avtoreferat dissertacii ... kandidata pedagogicheskih nauk. Moskva, 2008.
9. Biryukova T.I. Formirovanie lichnostnyh kompetentnostej studentov medicinskogo vuza v processe izucheniya inostrannogo yazyka. Dissertaciya ... kandidata pedagogicheskih nauk. Karachaevsk, 2009.
10. Il'chinskaya E.P. Formirovanie osnov professional'noj napravlennosti social'nyh rabotnikov v processe izucheniya studentami inostrannogo yazyka v vuze. Dissertaciya ... kandidata pedagogicheskih nauk. Moskva, 2009.
11. Novikova O.M. Formirovanie pragmaticheskoj kompetencii buduschego vracha pri izuchenii inostrannogo yazyka v medicinskom vuze. Avtoreferat dissertacii ... kandidata pedagogicheskih nauk. Orel, 2014.
Статья поступила в редакцию 17.03.20
УДК 52
Lopatkin V.M., Doctor of Sciences (Pedagogy), Professor, Altai State Pedagogical University (Barnaul, Russia), E-mail: ifmo-fmof@altspu.ru Golub P.D., Cand. of Sciences (Physics, Mathematics), Professor, E-mail: golubpd@yandex.ru
Novichikhina T.I., Cand. of Sciences (Physics, Mathematics), senior lecturer, Altai State Pedagogical University, E-mail: ifmo-fmof@altspu.ru Nasonov A.D., Cand. of Sciences (Physics, Mathematics), Professor, Altai State Pedagogical University (Barnaul, Russia), E-mail: nasonov211@mail.ru Wolf A.V., senior teacher, Altai State Pedagogical University (Barnaul, Russia), E-mail: ifmo-fmof@altspu.ru
FROM HISTORY OF THE FORMATION OF CELESTIAL MECHANICS AND FIRST RESEARCH OF PLANETS. The article discusses stages of scientific research in the field of ancient astronomy. The history of the formation of celestial mechanics is analyzed in detail. The first scientific researches of planets are described in depth. These are I. Nyton's opening of the Law of World Gravity, discovery by H. Huygens of rings of Saturn and satellite of Saturn, O. Roemer's definition of the speed of light, observation by M.V. Lomonosov of Venus, discovery of the planet Neptune (Joseph Le Verrier). These questions are also described in the modern way. The information given in the article can be used in the organization of extracurricular activities of students. The practical significance of the work is that it can serve to basis for the preparation of essays and term papers of students, for the preparation of astronomy lessons.
Key words: history of astronomy, geocentrism, theory of epicycles, gravitation, universal gravitation, celestial mechanics, discovery of planets, movement of planets, computational astronomy.
В.М. Лопаткин, д-р пед. наук, проф., Алтайский государственный педагогический университет, г. Барнаул, Е-mail: ifmo-fmof@altspu.ru П.Д. Голубь, канд. физ.-мат. наук, проф., Алтайский государственный педагогический университет, г. Барнаул, Е-mail: golubpd@yandex.ru Т.И. Новичихина, канд. физ.-мат. наук, доц., Алтайский государственный педагогический университет, г. Барнаул, Е-mail: ifmo-fmof@altspu.ru АД. Насонов, канд. физ.-мат. наук, проф., Алтайский государственный педагогический университет, г. Барнаул, Е-mail: nasonov211@mail.ru А.В. Вольф, ст. преп., Алтайский государственный педагогический университет, г. Барнаул, Е-mail: ifmo-fmof@altspu.ru
ИЗ ИСТОРИИ СТАНОВЛЕНИЯ НЕБЕСНОЙ МЕХАНИКИ И ПЕРВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАНЕТ
В статье рассмотрены этапы научных исследований в области древней астрономии. Достаточно подробно анализируется история становления небесной механики и первые исследования планет: открытие И. Ньютоном закона всемирного тяготения, Х. Гюйгенсом колец Сатурна и его спутника, определение О. Рёмером скорости света, наблюдение Венеры М.В. Ломоносовым, открытие Ж. Леверрье планеты Нептун. Приводятся современные данные по описанию этих вопросов. Обсуждаемые в работе сведения из истории астрономии особенно полезны при организации внеучебной деятельности учащихся. Практическая значимость работы состоит в том, что материал статьи может служить основой для подготовки рефератов и курсовых работ студентов.
Ключевые слова: история астрономии, геоцентризм, теория эпициклов, гравитация, всемирное тяготение, небесная механика, открытие и движение планет, вычислительная астрономия.
Развитие науки, в том числе астрономии, сопровождается описанием новых фактов, которые по-разному вклиниваются в существующую систему знаний, и отношение изменяется в зависимости, например, от происходящих нововведений в науке. Очевидно, что обращение к подобным материалам является актуальным и востребованным, так как позволит решить следующие задачи:
- расширить и углубить познания студентов в области астрономии;
- ознакомить их с проблемами развития астрономии как науки;
- сформировать у студентов навыки научно-исследовательской деятельности при изучении астрономии.
История развития астрономии описана в ряде источников [1 - 5]. Первые астрономические представления о мироздании зародились еще в глубокой древности [6 - 8]. Они целиком основывались на примитивных наблюдениях и допущениях. Еще первобытные кочевники и путешественники обращали внимание на небо, пытаясь отыскать на нем знаки, которые могли бы подсказать правильный путь в незнакомых местах, указать время суток и года. Благодаря подобным наблюдениям накопились первые сведения о небесных телах. Даже у самых отсталых племен можно найти какой-либо отсчет времени, какие-то сведения о движении Солнца, Луны и других космических тел. Сведения такого рода впервые приобретают научный характер, когда начинает развиваться земледелие и торговля.
Древнейшие наблюдатели выделили на звездном небе пять светил, очень похожих на звезды, но отличающихся от них своими медленными перемещениями. Перемещения этих светил совершались довольно странным образом - то в
одну, то в другую сторону, то есть они как бы блуждают по небосводу. Эти звездообразные светила древними греками были названы «планетами», что в переводе с греческого означает «блуждающие».
Большой вклад в изучение планет внес древнегреческий астроном Пто-ломей (2-й век до н.э.). На основе анализа собранных его предшественниками сведений по наблюдению и с учетом уже устоявшихся взглядов по поводу планет, их движений Птоломей пришел к достаточно сложной модели мироздания. Его представления основывались на общепринятом в то время принципе, что в центре мира находится неподвижная Земля, а вокруг нее движутся все небесные светила.
Прототипу астрономических взглядов Птоломея придерживался известнейший греческий ученый, философ, физик и астроном Аристотель [9].
Аристотель благодаря своим усилиям смог познать почти все знания древнего мира. Древний философ признавал, что материальный мир существует объективно, также в его понимании процесс познания происходит «от более явного для нас к более явному по природе». Аристотель также верил в Бога, противопоставляя земное небесному.
По мнению Аристотеля, в центре ограниченной Вселенной неподвижно находилась Земля, и утверждал, что вокруг нее вращаются твердые прозрачные сферы: 7 сфер, к которым прикреплены планеты (в том числе - для Луны и Солнца), к 8-й сфере прикреплены звезды, а девятая (самая дальняя) - «первый двигатель», благодаря которому вращаются все остальные сферы. Авторитет Аристотеля в ученом мире был тогда настолько велик, что Птоломей не мог не
учитывать его идеи, тем более что учение Аристотеля было признано и узаконено церковью.
Согласно учению Птоломея, планеты описывают на небе петли, так как их движение происходит не непосредственно вокруг Земли, а вокруг некоторых точек, которые являются центрами малых кругов различного диаметра - эпициклов (Гиппарх 2-й в. до н.э.). Сами же центры эпициклов, в то же время, вращаются вокруг Земли, описывая большие круги - деференты. Птоломей смог рассчитать размеры эпициклов, описываемых каждой из пяти планет, что привело к возможности определять заранее координаты планет на небосводе в любое время суток. Такой результат стал огромным достижением астрономической науки того времени.
Птоломей разработал систему мира и дал ей название «геоцентрическая» (от греческого гея - Земля). Все ученые поддержали его и с восхищением приняли геоцентрическую систему мира, а христианская церковь ее даже узаконила. Из-за такой поддержки система мира Птоломея на многие века оставалась незыблемой, хотя дальнейшие наблюдения за планетами выявили некоторые отклонения их движения от расчетных.
Представление о мироздании по системе Аристотеля и Птоломея существовали до 16-го века, но уже в 15-ом веке астрономы стали замечать некоторые несоответствия движения небесных светил от тех, что предлагала геоцентрическая система мироздания. Польский астроном Николай Коперник (1473 - 1543) предложил кардинально новое видение строения Вселенной - гелиоцентрическую систему мира.
В 1532 году Николай Коперник завершил свой главный труд жизни «О вращениях небесных сфер». Величие его открытия выражают слова, высеченные на пьедестале памятника: «Остановивший Солнце, сдвинувший Землю». В центре гелиоцентрической Вселенной Н. Коперник поместил Солнце («гелиос» - Солнце), вокруг которого по орбитам вращаются планеты. Его теория предлагала посмотреть по-новому на устройство мира - это был настоящий вызов церковному авторитету в вопросах природы. Коперник написал 6 томов «О вращениях небесных сфер», где развивал и доказывал истинность своей теории, явившейся, по сути, научной программой исследования Вселенной. Н. Коперник создал теорию о том, что планеты двигаются вокруг Солнца на основании известного пифагорейского принципа о равномерных круговых движениях. Он считал серьёзным недостатком всех геоцентрических теорий то, что они не позволяют определить «форму мира и соразмерность его частей», то есть масштабы планетной системы. Возможно, он исходил из гелиоцентризма Аристарха, но это было не доказано.
H. Коперник открыл троякое движение Земли:
I. Вращение вокруг собственной оси с интервалом в одни сутки, следствием этого является суточное вращение небесной сферы.
2. Вращение вокруг Солнца продолжительностью в год, приводящее к попятным движениям планет и перемещению Солнца по зодиакальным созвездиям.
3. Движение продолжительностью примерно один год, когда ось Земли перемещается почти параллельно самой себе.
Также Н. Коперник объяснил причины, по которым происходит движение планет, рассчитал расстояние от планет до Солнца и периоды их обращений. Николай Коперник объяснял зодиакальное неравенство тем, что их движение является комбинацией движений по большим и малым кругам.
Естественно, что революционное учение о гелиоцентрической системе мира вызвало категорическое неприятие со стороны церкви, так как оно противоречило священному писанию. И в 1616 году книга Н. Коперника католической церковью была занесена в список запрещенных книг. Только грандиозные достижения небесной механики заставили церковь снять этот запрет в 1818 году, то есть книга находилась под запретом более 200 лет.
Не сразу была принята на веру теория Н. Коперника и его коллегами-учеными. Однако среди них нашлись и такие, которых она захватила всецело и подвигла не только к признанию и изучению, но и развитию. Одним из таких продолжателей, дополнивших и распространивших идею гелиоцентризма, явился Джордано Бруно (1548 - 1600 гг.), судьба которого, как известно, сложилась весьма трагично.
Ярым приверженцем гелиоцентрической системы мира в конце 16-го века стал немецкий астроном и математик Иоганн Кеплер (1571 - 1630). К научным изысканиям его побудили два ярких события, случившиеся ещё в раннем детстве и запомнившиеся на всю жизнь - наблюдение за движением кометы и лунным затмением. С тех пор все мысли Иогана были устремлены в небо. Первая книга Иоганна Кеплера «Космографическая тайна», напечатанная в 1597 г., в ней находилась геометрическая схема, которая помогала легко определить расстояние от земного светила до планет. И. Кеплер поделился своими работами с Г Галилею и Т. Браге (датский астроном).
Т. Браге не одобрял учение Коперника, но подчеркнул явные способности автора «Космографической тайны» и пригласил И. Кеплера к себе на работу в качестве помощника в обсерваторию в Праге. После смерти Тихо Браге Николай получает его должность пражского императорского математика и астронома. Также Н. Коперник получил огромное количество работ в виде журналов, где на протяжении 30 лет постоянно фиксировались результаты наблюдений за небесными объектами, особенно планетой Марс.
И. Кеплер потратил восемь лет над обработкой этих результатов. В 1609 году выходит на свет его новая работа «Новая Астрономия», где были сформулированы два закона движения планет:
1. Планеты совершают годовое вращение по эллиптическим орбитам, в центре которого находится Солнце.
2. Радиус-вектор, проведенный от Солнца к планете, за равные промежутки времени описывает равные площади.
Один из экземпляров книги Иоганн Кеплер подарил императору, но тот никак не отблагодарил автора и не помог ему материально. Но И. Кеплер не перестает трудиться, и в 1619 году издает новую книгу «Гармония мира», где излагает третий закон небесной механики.
2. Квадраты периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их эллиптических орбит.
По возвращению в город И. Кеплер возобновляет работу над таблицами логарифмов. Одни из наиболее знаменитых его математических трудов были «Ру-дольфовы таблицы» (в честь императора Рудольфа II). Над ними Иоганн Кеплер трудится 22 года. По этим таблицам астрономы всего мира почти на протяжении 200 лет вели точные наблюдения за светилами, астрологи составляли точные календари и гороскопы, моряки уверенно вели по звёздам свои суда.
И. Кеплер подарил миру теорию Небесной механики, однако не все труды Николая дошли до нас. В ходе войн было утеряно огромное количество его работ. Петербургская академия наук закупила в 1774 г. часть сохранившегося архива Кеплера, и теперь первоисточники его работ (18 из 22 томов рукописей) хранятся в России.
Продолжателем революционных взглядов Н. Коперника на устройство мироздания явился известнейший итальянский ученый Галилео Галилей (1564 -1642). Первые известия об изобретении в Голландии подзорной трубы (Лип-персгей 1608 год) дошли до Венеции уже в 1609 году. Узнав об этом открытии, Галилей значительно усовершенствовал конструкцию прибора. В январе 1610 г. произошло знаменательное событие: направив сконструированный им телескоп (примерно с 30-кратным увеличением) на небо, Галилей обнаружил рядом с планетой Юпитер три светлые точки. Так были открыты спутники Юпитера (позже Галилей обнаружил и четвертый). Проводя регулярные наблюдения за Юпитером, он убедился, что спутники вращаются вокруг этой планеты. Это наглядно подтверждало модель коперниковой системы и послужило доказательством, убедившим Галилео стать сторонником, что натолкнуло его на размышления и опыты [9 - 11].
Изобретение телескопа позволило обнаружить фазы Венеры и убедиться, что Млечный Путь состоит из огромного числа звезд. Обнаружив солнечные пятна и наблюдая их перемещение, Галилей объяснил это как вращение Солнца. Изучение поверхности Луны показало, что она покрыта горами и изрыта кратерами. Даже этот беглый перечень позволил бы причислить Галилея к величайшим астрономам, но его роль была исключительной уже потому, что он произвел поистине революционный переворот, положив начало инструментальной астрономии в целом. Сам Галилей понимал важность сделанных им астрономических открытий. Он описал свои наблюдения в сочинении, вышедшем в 1610 году под гордым названием «Звездный вестник».
Данное сочинение было опубликовано тиражом в 550 экземпляров и разошлось в считанные дни, оно произвело на современников огромное и ошеломляющие впечатление. Кроме того, Галилей демонстрировал в телескоп небесные объекты согражданам, желающим убедиться в правоте его открытий, среди наблюдателей были даже члены сената. Пару экземпляров своей зрительной трубы он разослал по дворам многих европейских правителей. Галилея стали называть «Колумбом неба», его осыпали всевозможными почестями: в 1610 году Галилей был пожизненно утвержден в должности профессора Пизанского университета с освобождением от чтения лекций.
Но Галилей переоценил силу научных доводов и недооценил силу власти защитников идеологических догм. В марте 1616 года конгрегация иезуитов издала декрет, в котором объявила учение Николая Коперника еретическим, а его книги - запрещенными. Но Галилей не смирился и продолжал осторожно собирать доводы в пользу учения Н. Коперника. В 1632 году после долгих мытарств был опубликовал его замечательный труд «Диалоги о двух важнейших системах мира - Птолемеевой и Коперниковой» Свой знаменитый труд Галилей написал в виде бесед трех персонажей, обсуждающих различные доводы в пользу двух систем мироздания - геоцентрической и гелиоцентрической. Автор не становится на сторону ни одного из собеседников, но у читателя не остается сомнений в том, что победителем в споре является коперниканец.
После ознакомления с книгой противники Галилея сразу поняли, что имел в виду автор. Через пару месяцев после издания книги был дан приказ из Рима прекратить ее продажу. По требованию инквизиции Галилео прибыл в феврале 1633 года в Рим, где против него начался суд.
В церкви Святой Марии состоялся суд над Галилеем, где он и выслушал свой приговор, стоя на коленях. По данному приговору книга Галилея признавалась запрещенной, а самого Галилея заключили под домашний арест, где на протяжении трех лет он обязан семь раз в неделю петь церковные псалмы.
Есть одна легенда, в которой говорится о том, что, когда он вставал с колен после отречения, он произнес: «А все-таки она вертится!». Эта легенда появилась из-за того, что отречение не подавило всей дальнейшей деятельности Гали-
лея, и он продолжал поддерживать прогрессивную теорию Николая Коперника. И только спустя 338 лет, в 1971 году, католическая церковь отменила решение об осуждении Галилея.
Также теме астрономии уделил внимание основатель классической механики, знаменитый английский ученый Исаак Ньютон (1643 - 1727). Благодаря законам Кеплера, Ньютон смог сделать важнейшее открытие - Закон всемирного тяготения. Теория о всеобщности тяготения, которое управляет движением небесных тел, появилось у Ньютона еще тогда, когда он был студентом, но полное доказательство с обоснованием он дал после ряда старательных теоретических исследований [9].
Закон всемирного тяготения объясняет, что планеты совершают движение вокруг Солнца под влиянием сил его притяжения, что Луна движется вокруг Земли за счет притяжения ее последней. На его законе тяготения основываются небесная механика, занимающаяся определением орбит планет, комет и других небесных тел и теоретическая астрономия. Благодаря этому закону астрономы могут указывать очень точное положение небесных светил на небе, предсказывать приближение различных небесных явлений (например, затмений), открывать новые небесные светила путем вычислений и даже взвешивать миры. Ньютон внес вклад в развитие экспериментальной астрономии, когда предложил оригинальную конструкцию телескопа-рефлектора.
Современник Ньютона и его противник по ряду положений физических учений известный ученый родом из Голландии Христиан Гюйгенс, вдохновленный достижениями небесной механики и тем, что теперь стало возможным определять координаты небесных тел в любое время, занялся изучением самих планет. Он использовал сконструированный им же телескоп, сильнее, чем у Галилея, и решил загадку шестой от Солнца планеты - Сатурна. В 1655 году он открыл спутник Сатурна, которого немного позже назвали Титаном. Спустя некоторое время подтвердилась гипотеза Гюйгенса о том, что загадочные «придатки» Сатурна являются его кольцом. Он писал, что это кольцо «...тонкое и плоское, нигде не соприкасается с планетой и наклонено к эклиптике». До Гюйгенса астрономы ничего подобного не знали.
Позже, пользуясь данными о положении планет и их спутников, датскому астроному и физику Олафу Ремеру (1644 - 1710) впервые удалось измерить скорость света в межпланетном пространстве. Его научным руководителем тогда был уже известный астроном Кассини, один из итальянских учёных, приглашённых в Париж Людовиком XIV. Пользуясь составленными руководителем таблицами движения спутников Юпитера, О. Рёмер обнаружил определенные запаздывания в моментах вхождения первого спутника в конус тени планеты и выхода из нее, как если бы время обращения спутника вокруг Юпитера было больше, когда он находится дальше от Земли. Но этот астрономический факт считался необъяснимым, поскольку представлялось невероятным, чтобы время обращения спутников Юпитера зависело от расстояния до Земли. Поэтому О. Рёмер объяснил запаздывание времени затмения спутника Ио (для случая, когда Земля и Юпитер наиболее удалены друг от друга) относительно времени затмения при наименьшем расстоянии между ними конечностью скорости света. Запаздывание составляло 22 мин., и за это время свет должен был преодолеть расстояние, равное диаметру орбиты Земли (по современным данным, свет проходит это расстояние примерно за 17 мин.).
Олаф Рёмер объяснял это так: «Если бы я мог остаться на другой стороне земной орбиты, то спутник всякий раз появлялся бы из тени в назначенное время; наблюдатель, находящийся там, увидел бы Ио на 22 минуты раньше. Запаздывание в этом случае происходит оттого, что свет употребляет 22 минуты на прохождение от места моего первого наблюдения до моего теперешнего положения».
Из-за малой точности измерения и неточного знания радиуса орбиты Земли О. Рёмер получил для скорости света значение 225 000 км/с. То, что О. Рёмер установил конечность скорости света (1676 год), сыграло важную роль в выяснении природы света. Ведь в последующем скорость света стала одной из фундаментальных физических констант.
Юному ученому пришлось отстаивать свою точку зрения. Однако большинство известных ученых того времени, таких как X. Гюйгенс, ГВ. Лейбниц, И. Ньютон, Э. Галлей разделяли взгляды О. Ремера и ссылались на его открытие.
Значительную роль в углублении наблюдательных данных, касающихся нашей планетной системы, сыграл итальянский астроном Жан Доминик Кассини (1625 - 1712). В 1665 - 1666 годах он открыл вращение вокруг оси планет Марса и Юпитера и определил периоды их вращения. В 1669 году он был приглашен в Париж на должность заведующего вновь организованной государственной обсерватории, где вскоре ему удалось открыть четыре спутника Сатурна.
Серьезным достижением Кассини является хорошее вычисление солнечного параллакса (1673 г) и, таким образом, расстояние от Земли до Солнца. По его данным, солнечный параллакс составил 9,5 секунды, следовательно, расстояние до Солнца 139 миллионов километров. В настоящее время величину солнечного параллакса принимают равной 8,8 секунды, а среднее расстояние от Земли до Солнца - 149 500 000 километров.
В конце 17-го века в мире астрономии широко стало известно имя ученика Ньютона, его друга и помощника, а также деятельного последователя Эдмунда Галлея (1656 - 1742). Особое внимание отмечается его заслугам в связи с проведенным им исследованием орбиты одной из комет, которая сейчас называется
кометой Галлея. Он, изучив движение кометы, которая появлялась в 1682 году, установил, что она тождественна двум другим кометам, появлявшимися в 1561 и 1607 годах. Так появилось заключение о том, что в указанные годы наблюдалась одна и та же комета, периодически появляющаяся вблизи Земли и Солнца. Как показал Галлей, она движется вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите с периодом обращения около 76 лет.
В результате своих исследований Галлей с уверенностью предсказал следующее появление этой кометы в 1758 году. Это предсказание практически с точностью подтвердилось, когда комета вновь засияла на небосводе в 1759 году. Также ее могли видеть в 1835, 1910, 1986 годах. Следующее ее появление, 30-е по счету с момента первого, зафиксированного в 240 году до нашей эры, ожидается только в 2062 году.
В защиту гелиоцентрической системы мира, к которой в 18-м веке относились с сомнением, выступил первый российский академик Михаил Васильевич Ломоносов (1711 - 1765). Понимая, насколько важно исследовать астрономические явления для познания устройства Вселенной, М.В. Ломоносов внес существенный вклад в изучение астрономии. В то время в России учение Коперника о вращении Земли вокруг Солнца встречало множество противников, но Ломоносов встал на защиту учения Коперника. В своих работах по астрономии он выступал против религиозных идей о Вселенной, которые распространяют «бродящие по миру богомолки, кои во весь свой долгий век о имени астрономии не слыхали, да и на небо едва взглянуть могут, ходят, сугробясь».
Астрономы давно задавались вопросом о существовании атмосферы на Венере. Они вычислили, что планета Венера будет пересекать солнечный диск в 1761 г, т.е. на короткое время займет положение между Землей и Солнцем. Это событие вызвало интерес у М.В. Ломоносова и его помощников, среди которых были Степан Румовский (ученик математика Леонарда Эйлера) и Никита Панин (наблюдатель от Академии наук).
Ломоносов взялся за изучение данного астрономического явления. 6 июня (26 мая) 1761 г Ломоносов достиг больших успехов в данном исследовании с помощью «ночезрительной трубы» - телескопа оригинальной конструкции собственной сборки. Десятки опытных астрономов в разных странах наблюдали это редкое явление природы, но ни один из них не заметил того, что открылось российскому ученому.
М.В. Ломоносов заметил, что в момент, когда Венера сблизилась с солнечным диском, то вокруг планеты образовался небольшой светящийся ободок, а ее диск затуманился. Это явление повторилось еще раз (только более отчетливо), когда Венера начала отдаляться от солнечного диска. Это открытие он записал в дневнике так: «... Ожидая вступления Венерина на Солнце... увидел, наконец, что солнечный край стал неявственен, несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде равен... При выступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю..., появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила... Сие не что иное показывает, как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере...».
В настоящее время ученые с современными аппаратами еще раз подтвердили наличие атмосферы у Венеры. Венера обладает достаточно плотной атмосферой, которая на 97% состоит из углекислого газа (С02). Благодаря парниковому эффекту температура на Венере достигает 500 С°. Облака Венеры оранжево-желтые и очень сухие. Дождя там не бывает, но бывает гром с молнией, которые будоражат раскаленную поверхность планеты. В таких условиях не может зародиться жизни (пусть даже в примитивной форме) на Венере.
Это нисколько не умаляет значения открытия, сделанного М.В. Ломоносовым задолго до наступления эпохи научно-технической революции.
В Англии знаменитый астроном-самоучка Вильям Гершель (1738 - 1822) построил телескоп-рефлектор длиной в 12 метров и с диаметром зеркала 120 сантиметров. Неутомимые и тщательные наблюдения позволили ему 13 марта 1781 года открыть неизвестную дотоле планету, впоследствии названную Ураном.
По расстоянию от солнца Уран стал седьмой планетой. Расстояние от Солнца до Урана в 19,19 раз больше, чем от Солнца до Земли, в то время как Сатурн считался самой крайней планетой солнечной системы, его расстояние до Солнца больше всего в 9,54 раза. Своим открытием Гершель вдвое увеличил границы солнечной системы. В 1787 году ученый обнаружил у этой планеты два спутника, и еще два спутника у Сатурна были им открыты в 1789 году.
К концу 18-го века было опубликовано большое количество теоретических работ по астрономии известного французского математика Пьер-Симона Лапласа (1749 - 1827). Самые главные его труды по математике посвящены небесной механике. Лаплас рассматривал математические методы как сильнейшее средство для решения определенных задач небесной механики. Так, Лаплас сумел завершить теорию, начатую еще Лагранжем, о движении четырех спутников Юпитера. В своей теории он учитывал следующие моменты: притяжение их Солнцем, самим Юпитером и каждого из спутников друг на друга. Лаплас успешно решил эту сверхсложную задачу, в результате чего стала ясна причина изменения эллиптических орбит этих спутников, а значит, и положение на небосводе. В 1825 году вышел из печати его фундаментальный труд «Трактат по небесной механике» в пяти томах, а еще ранее он в популярной форме выполнил обзор своих замечательных исследований в книге «Изложение системы мира». Своими
астрономическими работами Лаплас снискал такую славу, что современники стали его называть «французским Ньютоном».
В начале 19-го столетия ряд новых блестящих страниц в славную историю астрономии вписал «король математики» - немецкий ученый Карл-Фридрих Гаусс (1777 - 1855). Он был директором астрономической обсерватории и достиг замечательных результатов, разработав весьма удобный метод определения эллиптической орбиты планеты всего лишь по трем наблюдениям. Этот метод он с успехом продемонстрировал при определении орбиты Цереры, открытой 1 января 1801 года итальянским астрономом Пиацци. По различным причинам последнему удалось провести лишь несколько наблюдений Цереры, что определило проблему расчета ее орбиты по малому числу наблюдений. Оказалось, что она движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, находящейся между орбитами Марса и Юпитера.
Церера относится к числу тех малых планет или так называемых астероидов, которые целым роем движутся вокруг Солнца, представляя собой небольшие глыбы, родственные метеоритам, иногда попадающим на поверхность Земли. Церера - первая из открытых малых планет - является самой большой среди всех остальных (сейчас известно около полутора тысяч). Ее диаметр равен всего лишь 770 километров, что почти в 17 раз меньше земного.
Когда в 1802 году был открыт второй астероид, Паллада, Гаусс заинтересовался проблемой вековых возмущений планет. Отсюда возникла его «Теория движения небесных тел» (1809 г). Этот труд стал как бы сводом законов вычислительной астрономии, а сам Гаусс поднялся на один уровень с величайшими астрономами того времени.
Новый блестящий триумф астрономической науки связан с именем директора Парижской обсерватории французским математиком Урбана-Жана-Жозефа Леверрье (1811 - 1877). Наблюдения за планетой Уран показали, что ее движение происходит не вполне так, как это следовало из вычислений его положения на небе. К 1821 году величина расхождений уже превышала одну угловую минуту, но даже столь малое уклонение нуждалось в объяснении.
Леверрье предположил, что причиной отклонения планеты Уран является действие на него какой-то еще неизвестной планеты. По направлению и величине отклонений Урана от расчетной орбиты Леверрье вычислил местонахождение этой планеты и указал ее место на небе в созвездии Рыб. Об этом он сообщил в Берлинскую обсерваторию с просьбой обследовать в телескоп указанную область неба и сравнить результаты наблюдений с подробной звездной картой, имеющейся в обсерватории. 23 сентября 1846 года астроном-наблюдатель Берлинской обсерватории Иоганн Галле (1812 - 1810) обнаружил почти точно в указанном Леверрье месте звездообразный объект, не указанный на карте. Дальнейшие наблюдения показали, что это восьмая по расстоянию от Солнца планета. Она получила название Нептун, который находится дальше Земли в 30,09 раз (4495,7 миллионов километров) и его период обращения вокруг Солнца составляет 164,78 года.
Библиографический список
Леверрье закончил разработку классической небесной механики, составив планетные таблицы, являющиеся величайшим памятником астрономам-теоретикам 18-го столетия.
Что же касается российских ученых, внесших весомый вклад в развитие астрономической науки, то, помимо Ломоносова, следует отметить труды Василия Яковлевича Струве и Федора Александровича Бредихина. Струве В.Я. (1793 - 1846) был организатором нашей Главной астрономической обсерватории в Пулкове, которая была открыта в 1839 году. Струве почти четверть века руководил ее работами, в итоге выдвинув ее на одно из первых мест в мире. Он прославился точными исследованиями двойных звезд. Его сочинение «Микрометрические измерения двойных звезд» считается фундаментальнейшим трудом в области изучения двойных звезд. Им открыты более трех тысяч таких пар, а созданные звездные каталоги, хранящиеся в Пулковской лаборатории, считаются лучшими в мире.
Под руководством В.Я. Струве проведено одно из наиболее важных и длиннейших градусных измерений - определение длины очень большой части (более 25 градусов) меридиана от Гаммерфеста в Норвегии до реки Дуная протяженность почти 2 500 км.
Бредихин Ф.А. (1831 - 1904) приобрел широчайшую известность исследованиями кометных хвостов и вообще кометных форм. Он разработал знаменитую классификацию кометных хвостов, носящую его имя. Исследования Бредихина привели его к выводу, что хвосты комет состоят из различных паров и газов, а мощное излучение Солнца отталкивает их легчайшие частицы, которые и образуют хвост кометы, всегда направленный от Солнца.
Своими астрономическими изысканиями Бредихин показал, что метеорные потоки или рои метеорных частиц образуются в результате извержения метеорных телец из ядра кометы и постепенного распада самих комет. Эти рои метеорных частиц движутся по определенным орбитам вокруг Солнца. Встречаясь с Землей, эти частицы проникают в земную атмосферу и тем самым вызывают «звездные дожди». В 1890 году он был назначен директором Пулковской обсерватории, где подготовил целую плеяду молодых ученых-астрономов.
Таким образом, становление небесной механики прошло многовековый и тернистый путь. В итоге она стала надежным фундаментом дальнейшего развития всей современной астрономической науки. Проблемы астрономии решались многими гениальными учеными. Лучшие умы науки сделали астрономию одной из главнейших наук естествознания, позволившую человеку расширить свое миропонимание до высот космоса. Неслучайно Лаплас, восхищаясь достижениями небесной механики и, связанными с ними возможностями человеческого разума в познании мироздания, писал: «То совершенство, какое человеческий разум был в состоянии придать астрономии, дает лишь слабое представление о таком уме».
1. Берри А. Краткая история астрономии. Москва - Ленинград: Гостехиздат, 1949.
2. Джексон Том. Вселенная: иллюстрированная история астрономии. Перевод А.Г. Сергеева. Москва: Эксмо, 2015.
3. Дубкова С.И. История астрономии. Москва: Белый город, 2002.
4. Еремеева А.И., Цицин Ф.А. История астрономии. Основные этапы развития астрономической картины мира. Москва: МГУ 1989.
5. Паннекук А. История астрономии. Перевод Б.В. Кукаркина, П.Г Куликовского. Москва: ЛКИ, 2014.
6. Володарский А.И. Астрономия в древней Индии. Москва: Наука, 1975.
7. Замаровский В. Астрономия древних обществ. Москва: Наука, 2002.
8. Юревич В.А. Загадки древней астрономии. Земля и Вселенная. 2008; № 4: 60 - 66.
9. Голубь П.Д., Овчаров А.В., Насонов А.Д. Из жизни творцов физической науки. Барнаул: АлтГПУ, 2017.
10. Чистяков В.Д. Рассказы об астрономах. Минск: Вышэйшая школа, 1969.
11. Галилей Г Диалог о двух системах мира. Избранные труды: сборник научных трудов: в 2 т. Москва, 1964; Т. 1: 640. References
1. Berri A. Kratkaya istoriya astronomii. Moskva - Leningrad: Gostehizdat, 1949.
2. Dzhekson Tom. Vselennaya: illyustrirovannaya istoriya astronomii. Perevod A.G. Sergeeva. Moskva: 'Eksmo, 2015.
3. Dubkova S.I. Istoriya astronomii. Moskva: Belyj gorod, 2002.
4. Eremeeva A.I., Cicin F.A. Istoriya astronomii. Osnovnye 'etapy razvitiya astronomicheskojkartiny mira. Moskva: MGU, 1989.
5. Pannekuk A. Istoriya astronomii. Perevod B.V. Kukarkina, P.G. Kulikovskogo. Moskva: LKI, 2014.
6. Volodarskij A.I. Astronomiya vdrevnejIndii. Moskva: Nauka, 1975.
7. Zamarovskij V. Astronomiya drevnih obschestv. Moskva: Nauka, 2002.
8. Yurevich V.A. Zagadki drevnej astronomii. Zemlya i Vselennaya. 2008; № 4: 60 - 66.
9. Golub' P.D., Ovcharov A.V., Nasonov A.D. Izzhizni tvorcov fizicheskojnauki. Barnaul: AltGPU, 2017.
10. Chistyakov V.D. Rasskazy ob astronomah. Minsk: Vysh'ejshaya shkola, 1969.
11. Galilej G. Dialog o dvuh sistemah mira. Izbrannye trudy: sbornik nauchnyh trudov: v 2 t. Moskva, 1964; T. 1: 640.
Статья поступила в редакцию 20.03.20
УДК 341.231+37
Noskov Ye.A., Cand. of Sciences (Military Studies), Federal Education and Science Supervision Agency (Moscow, Russia), E-mail: ensv73@yandex.ru
THE MAIN TASKS OF SCIENCE AND EDUCATION IN ENSURING NATIONAL SECURITY. The relevance of the research paper is determined by the theoretical and practical significance of problems related to ensuring the national security of the Russian Federation. Fundamentally different national security system requirements are needed for the development of the Russian society and the state which must have the features not only of rapid response to emerging threats but also the potential to prevent them. National security is the most important condition for the functioning and development of the individual, society and the state. The National
