Теоретична астрономія

Астрономія – наука, яка вивчає будову, склад і розвиток спостережуваних небесних тіл і Всесвіту в цілому.

Теоретична астрономія досліджує відносний рух двох небесних тіл, при цьому не враховується їх взаємодія з іншими тілами, оскільки взаємодії з іншими тілами проявляються порівняно слабо і можуть не прийматися до уваги дослідниками. Такі проблеми вивчаються на основі закону всесвітнього тяжіння.

Особливості термінології

Розглянемо особливості наукової термінології в найменуванні даної дисципліни.

У зарубіжній науковій літературі дисципліну, присвячену цим проблемам, називають небесною механікою. В англійській науковій літературі також застосовується найменування “динамічна астрономія”.

У російській дореволюційній астрономії термін механіка небесних тіл не застосовувався, а був довгий час поширений термін – «теоретична астрономія».

Саме ж закордонне визначення (небесна механіка) було запропоновано вперше в 1798 році французьким дослідником Лапласом.

Під цим терміном він розумів такі проблеми астрономії як теорії рівноваги і руху твердих і газоподібних тіл, які складають Сонячну систему (і схожі з нею), під дією сил тяжіння.

Термін же «теоретична астрономія» був введений російським академіком Ф. Т. Шубертом в 1798 році на початку правління російського імператора Павла Першого. При цьому даний термін застосовується майже в тому ж сенсі, що і поняття «небесна механіка».

У свою чергу поширений в англомовній науковій літературі термін «динамічна астрономія» відповідає за змістом та змістом терміну, озвученим Леонардо Ейлером – механічна астрономія.

Таким чином, поняття теоретична астрономія, небесна механіка і динамічна астрономія можна вважати синонімами, тобто однаковими за своїм значенням.

Однак, існують і відмінності в трактуванні даних термінів у різних авторів.

Так, найбільш популярним думкою вважається, що теоретична астрономія ставить своєю метою вивчення руху існуючих в реальності небесних об’єктів і розкриття тих законів природи, які керують такими процесами.

У свою чергу небесна механіка займається вирішенням модельних задач про пересування якихось абстрактних об’єктів під впливом відповідних ідеалізованих сил природи.

З такої точки зору теоретична астрономія стає частиною природознавства. А небесна механіка в свою чергу стає частиною математики, по методам відповідної математичної фізики.

Таким чином, небесна механіка виходячи з математичних методів які застосовуються в ній, могла б називатися математичної астрономією.

Відзначимо, що саме так в далекому вже 1933 році називалася одна зі спеціальностей астрономії на механіко-математичному факультеті Московського Державного університету імені М. В. Ломоносова.

В наші дні небесна механіка є однією із спеціалізацій на кафедрі небесної механіки, астрометрії та гравіметрії фізичного факультету МДУ імені М. В. Ломоносова.

Завдання теоретичної астрономії

У теоретичної астрономії основним завданням є розрахунок елементів орбіт (або «обчислення орбіт») небесних об’єктів. Основою обчислень є спостереження їх видимого положення на небосхилі в різні моменти.

В результаті проведених спостережень, які дають направлення від нашої планети до світила, обчислюються елементи орбіти.

Під елементами орбіти розуміються відповідні величини, які характеризують розміри, форму орбіти, місце розташування її в просторі, а також місце розташування на орбіті планети в який-небудь певний момент.

Наступне завдання теоретичної астрономії полягає в розрахунку і складанні на основі відомих даних про орбіті ефемериди.

Ефемеріди – таблиці, в яких вказані моменти положення небесного об’єкта в просторі і на небосхилі для спостерігача із Землі. Простіше кажучи, ефемеридами є таблиці небесних координат астрономічних об’єктів.

До теоретичної астрономії також можуть відносити теорію попередніх обчислень таких явищ як сонячне і місячне затемнення, попереднє обчислення покриттів зірок Місяцем і тому подібних подій, а також обчислення на основі спостереження орбіт візуально-подвійних зірок.

Орбіта такого небесного тіла як планета чи комета обчислюватися може за трьома спостереженнями за положенням планети або комети на небосводе.Но за допомогою такої операції дослідник може отримати лише попередню орбіту небесного об’єкта.

Надалі уточнення орбіти проводиться за допомогою даних від багатьох спостерігачів. В результаті остаточна орбіта повинна найбільш ймовірно чином представляти всі отримані спостереження астрономічного об’єкта.

Також необхідно враховувати такий момент як обурення від руху іншої планети. Такі руху викликаються тяжінням інших тіл сонячної системи і тому їх розрахунок є проміжною завданням небесної механіки.

Розвиток теоретичної астрономії

Розглянемо особливості початку розвитку теоретичної астрономії.

Ісаак Ньютон, знаменитий британський вчений, розробив перший геометричний спосіб обчислення параболічної орбіти в 1686 році. Основою обчислення послужив закон всесвітнього тяжіння і спостереження, зроблені фахівцем.

Міркування Ньютона про обчислення параболічної орбіти були настільки короткими і стислими, що лише інший британський учений Едмонд Галлей зміг застосувати їх на практиці. В результаті Едмонд Галлей в ході спостережень за однією з досліджуваних їм комет прийшов до висновку про еліптичності її орбіти. Ця комета отримала згодом ім’я Галлея.

Леонард Ейлер, який побував у своєму житті швейцарським, німецьким і російським математиком, також вніс свій внесок в розвиток теоретичної астрономії. Він в 1744 році розробив перший спосіб аналітичного обчислення орбіт комет, однак, такий спосіб на практиці був незручний.

Крім того, Ейлер розрахував траєкторію руху нашого супутника Місяця. Для цього вчений розробив метод варіації орбітальних елементів. Пізніше в XIX столітті, даний метод був розширений і застосовувався в моделях руху великих планет. В результаті такий метод використовується і в даний час.

У 1761 і в 1771 році німецький вчений Ламберт зробив узагальнення теорії Ейлера для інших видів орбіт, що дозволило розвинути теоретичну астрономію.

У 1778 і в 1783 французький учений Лагранж надав два аналітичних методу для розрахунку орбіти небесних тіл. Незважаючи на те, що висновки Лагранжа були вірні, на практиці їх використовувати було важко.

Німецький математик Гаусс в 1809 році, грунтуючись на першому аналітичному методі Лагранжа, визначення орбіти, розробив свій метод обчислення еліптичних орбіт. При цьому німецький фахівець зробив свій метод більш зручним для практичного застосування.

Інший німецький фахівець, Ольберс майже одночасно з роботами Гаусса, грунтуючись в своїх розрахунках на дослідженні Ламберта, створив власний метод визначення параболічних кометних орбіт. Таким методом користуються і в наші дні.

Отже, ми розглянули розвиток основ теорії визначення орбіт астрономічних об’єктів, розроблені найбільшими математиками XVIII і початку XIX ст .:

  • Ньютоном,
  • Ейлером,
  • Лагранжем,
  • Гауссом.

Таким чином, наукова думка XVIII і початку XIX століть заклала основи всього сучасного точного природознавства і стала тим наріжним каменем, на якому ґрунтується наукова картина сучасного світу.

ПОДІЛИТИСЯ: