Астрономия от наблюдений к теории

Наблюдение. Эксперимент. Теория. Одно из основ­них положений теории познания диалектического матеріа­лізму заключается в том, что процесс познания человеком окружающего мира проходит в направлении от живого созерцания к абстрактному мышлению, а от него — к практике.

Исходным моментом научного познания является спостере­ження разных объектов и естественных процессов. Эти спосте­реження могут осуществляться как с помощью органов чуттив, так и с помощью разных приборов и інструмен­тів, что расширяют возможности этих органов. Безпосе­редньо или с помощью специальных устройств: елек­тронних микроскопов, телескопов, радиотелескопов, других измерительных приборов — исследователь наблюдает течение тех или других естественных процессов, регистрирует события, которые происходят, проводит нужные измерения.

Имея органы зрения, которые способны воспринимать видимый свет, люди начали изучать Вселенную из тех объектов, какие они могли непосредственно наблюдать на небе. И протя­гом многих веков астрономия оставалась исключительно оптической наукой. А основным инструментом исследователей Вселенной был телескоп — прибор, что во многие разы увеличивает чувствительность человеческого глаза.

Однако возможности астрономических наблюдений об­межені натуральным ходом естественных процессов. Скажі­мо, планету Марс исследователи Вселенной могут спостері­гати в телескопы из наземных обсерваторий лишь протя­гом нескольких месяцев в пределах каждых двух лет. В остальное время Марс теряется в ярких лучах Солнца и прак­тично недоступный для телескопических наблюдений. А больших противостояний Марса, когда эта планета най­ближче подходит к Земле, придется ожидать годами.

В не менее сложном положении оказываются ученые при наблюдении солнечной короны — внешней оболочки нашего дневного светила. Из наземных обсерваторий в обычных условиях корону не видно: ее слабое сияние гу­биться в лучах солнечной фотосферы — наиболее яркого слоя солнечной поверхности, который мы и спосте­рігаємо на небе в виде ослепительного диска.

Конечно, внутри телескопа можно установить специальную заслонку, что перекрывал фотосферу. Но этот метод дает результаты только на горных обсерваториях. Наилучшие условия для изучения солнечной короны вини­кають только во время полных солнечных затмений, когда диск Луны перекрывает яркую фотосферу. Но, во-первых, полные солнечные затмения происходят достаточно редко, их повторений иногда придется ожидать рока­ми, а в одном и том же месте полные солнечные затем­нення обычно повторяются лишь через многие сотни лет.

Да, за все время существования Москвы, то есть почти за 850 лет, в этом районе состоялись лишь три полных затемнения, а дежурное будет наблюдаться лишь 16 жовт­ня в 2126 году.

Во-вторых, полная фаза затемнений, во время которой только и можно наблюдать солнечную корону, длится лишь несколько минут.

Десятилетиями, а иногда и веками приходится очі­кувати появления ярких комет, прохождения Меркурия по диску Солнца, вспышек сверхновых зрение в нашей Галак­тиці. И таких трудностей при
изучении космических явлений есть достаточно много.

На отмену от наблюдателя экспериментатор имеет мо­жливість непосредственно активно влиять на объект, который изучается (нагревать его, поддавать действия химических ре­човин, механических нагрузок, электрических и магнитных полей и тому подобное), изменять его состояние и наблюдать последствия таких изменений. Эксперимент, в принципе, может быть повто­рений в любое время и какое угодно количество раз. Кроме того, в процессе исследования эксперимент можно видоизменять, вносить в его постановку определены поправки и тем самым доставать принципиально новые резуль­тати.

Таким образом, эксперимент — дийовиший и ефективні­ший способ научного исследования, чем наблюдения.

Распространенной в мысль, что астрономия — наука пасив-но-наблюдательна и в ней, по крайней мере к созданию дослід­них космических аппаратов, не было места для эксперимента. Однако это ошибочное представление.

Понятно, дистанционный характер астрономических до­сліджень налагал на изучение космических явлений определенную специфику, но, с другой стороны, астрономические спостере­ження, невзирая на огромные расстояния, что відділя­ють исследователя от объектов, которые он изучает, совсем не такой уже пассивный способ изучения природы, как может показаться на первый взгляд. Как подчеркивает академик В. А. Амбарцумян, и наблюдатель в большинстве случаев имеет возможность активно выбирать объекты наблюдения в соответствии со своими исследовательскими заданиями.

Одним из примеров такого активного подхода до астрономических наблюдений есть «метод сравнения». Для изучения какого-либо объекта, который интересует астрономов, подбираются подобные ему по природе космические объекты. В процессе наблюдений выясняется, что у этих объектов общее и чем они отличаются.

Анализ причин, которые порождают это подобие и это отличие, может дать ценную дополнительную информацию, что открыл путь к пі­знання закономерностям исследуемого объекта. Да, Землю сравнивают с другими планетами Солнечной си­стеми, Солнце — с другими зорями, нашу Галактику — с другими звездными островами Вселенной.

Возможными в астрономии являются также исследования, что фактически приближаются к экспериментальным. Только условия для таких исследований создает не експеримента­тор, а сама природа. И задание ученого заключается в том, чтобы заранее предусмотреть такую возможность и скориста­тися из нее для исследования того или другого явления.

Одним из первых «космических экспериментов», викори­станих человеком, было определение формы Земли за допо­могою... лунных затмений. Наши предки не могли оставить Землю и взглянуть на нее из большого расстояния, как это удается сделать в наше время с помощью косміч­них аппаратов. Возможность «увидеть» Землю будто «из бо­ку» предоставила сама природа.

Как известно, лунные затмения происходят потому, что в своем движении вокруг Земли Луна время от времени потрап­ляє в тень, которую отбрасывал в мировое пространство в лучах Солнца непрозрачное тело Земли. Выдающийся мыслитель Ста­родавньої Греции Аристотель одним из первых обратил внимание на то обстоятельство, что при всех без исключения місяч­них затемнениях, которые
когда-либо наблюдались людь­ми, контур земной тени на Луне всегда имел форму круга.

Аристотель пришел к выводу: Земля является шаровидной, потому что только пуля может при любых положениях отбрасывать не переменно круглую тень.

Интересно, что во время лунных затмений природа, так сказать, параллельно ставит еще один важен эксперимент. В период полного затемнения прямые проме­ні Солнца не могут достичь поверхности Луны — им засту­пає дорогу Земля. Но те солнечные лучи, которые проходят через высокие слои воздушной оболочки Земли, заломлю­ються и частично достигают месячной поверхности, предоставляя ей красноватого оттенка. За этим оттенком можно роби­ти выводы о физическом состоянии верхней атмосферы нашей планеты.

Солнечный свет принимает непосредственное участие еще в одно­му космическом эксперименте, который в свое время обусловил одно из важнейших открытий в отрасли планетной астрономии. Речь идет о так называемом прохождении Венеры по диску Солнца.

Через определенные промежутки времени Земля и Ве-нера оказываются на одной прямой с Солнцем, и поскольку облачная планета находится ближе к дневному светилу чем Земля, то из Земли можно наблюдать, как Венера «вступает» на край солнечного диска и всходит из него.

Большой российский ученый Г. Ломоносов, при жизни которого происходило дежурное прохождение Венеры по диску Солнца, впервые подошел к наблюдению этого явления из научных позиций. Он обратил внимание на то, что в мо­мент, когда она всходила из него, вокруг планеты спа­лахнув светлый ободок. Ломоносов вполне правильно истолковал результат этого эксперимента, поставленного природой: светящийся ободок вокруг Венеры — результат преломления солнечных лучей в атмосфере планеты.* Это открытие в сущности положило начало планетной астро­номії.

Яркий пример применения с целью научного исследования космической ситуации — проверка одного у основных выводов общей теории относительности Ейн­штейна об искривлении световых лучей под действием силы притяжения. Для этого используется момент пов­ної фазы солнечного затмения, когда появляется уні­кальна возможность одновременно сфотографировать перекри­тий Месяцем солнечный диск и зори, которые находятся в этот момент вблизи его края. Потом полученные фотографии сравнивают с обычными снимками звездного неба. И если расположение одних и тех же звезд на этих фотографиях не совпадает, то за их смещением можно оценить степень искривления световых лучей при прохождении в непосредственной близости от Солнца.

Для проверки справедливости общей теории від­носності Эйнштейна могут быть использованы спостере­ження и других физических эффектов космического порядка, существование которых она предусматривает. Один из них заключается в том, что в момент полной фазы солнечного затмения, когда Луна оказывается между Солнцем и Землей, гравіта­ційний влияние Солнца на Землю должно ослабевать.

Согласно с расчетами, которые основываются на общей теории относительности, изменение ускорения свободного падения возле земной поверхности, предопределенная прохождением Луны между Солнцем и Землей, должен отразиться в шестнадцатом знаци после запятой. Однако приборов, способных осуществлять измерение с такой точностью, в распоряжении ученых нет. Однако уже есть приборы, которые дают возможность розв'язу­вати в определенном смысле обратное задание: проверить, не есть ли эффект, о котором идет речь, существеннее, чем передба­чає теория.

Для науки и такие результаты имеют незаурядное значение.

Подобные наблюдения были осуществлены советскими учеными во время полного солнечного затмения 31 июля 1981 года с помощью созданного в Институте автома­тики и электрометрии Сибирского отделения АН СССР лазерного гравиметра. Этот уникальный инструмент дает возможность измерять ускорение свободного падения с точностью до девятого знака после запятой.

Результаты наблюдений с выводами теории від­носності не разошлись — в пределах точности прибора никаких изменений ускорения свободного падения обнаружено не было.

Любительская астрономия. Любительские занятия астроно­мічними наблюдениями откроют школьнику новый и захватывающий мир — мир космических явлений.

Но главнее всего заключается в том, что эти занятия ви­робляють у человека достаточно много очень важных и ценных качеств: точность, умение работать с книгой, само­стійність в решении заданий, аккуратность, умение анализировать результаты достижений, наблюдательность, ви­тримку, терпение, умение мыслить. Непосредственное зітк­нення с процессом научного исследования способствует также формированию диалектико материалистического мировоззрения.

Но и это не все: привлечение к астрономическим спосте­режень и исследований приносит огромную радость — радость самостоятельного познания окружающего мира.

И совсем не обязательно, чтобы в будущем ученик, который увлекается астрономическими наблюдениями, стал астрономом-профессионалом. Какую бы специальность он не избрал, где бы не работал, опыт и навыки, приобретенные в процессе любительских занятий астрономией, не раз пойдут ему на пользу.

]> Рейтинг@Mail.ru