Цели и задачи астрономии

Итак, какие же цели ставит перед собой астрономия, и какие задачи она решает, развиваясь все активнее и активнее?

Прежде всего, необходимо сказать, что астрономия как наука основывается преимущественно на наблюдениях. В отличие от физиков, астрономы лишены возможности ставить эксперименты.

Современная астрономия всеволновая, она основывается на регистрации излучения во всех диапазонах спектра. Появились новые направления: радио-, рентгеновская и гамма-астрономия, астрономия фотонов сверхвысокой энергии, нейтринная и гравитационная астрономия. Астрономия открыла новые небесные объекты, свойства которых необычны с точки зрения традиционной лабораторной физики: компактные звезды, нейтронные звезды, черные дыры, квазары.

Фактически современная астрономия подразделяется на 3 раздела:

1. позиционная астрономия, или астрометрия, – раздел астрономии, позволяющий установить некую фундаментальную систему координат, при помощи которой можно было бы изучать геометрические и кинематические характеристики Вселенной;
2. небесная механика – раздел астрономии, изучающий законы движения небесных тел и эволюции их орбит во времени;
3. астрофизика – раздел астрономии, включающий радиоастрономию, оптическую астрономию, рентгеновскую астрономию, нейтринную астрономию, гамма-астрономию и т. д. в зависимости от того, в какой части электромагнитного спектра ученые осуществляют наблюдения небесных объектов.

Наибольшее развитие сейчас получила астрофизика, и именно она ставит перед учеными новые цели и задачи.

Задачи астрофизики заключаются в исследовании индивидуальных небесных объектов, таких, как планеты, звезды, пульсары, квазары, галактики, скопления галактик и др., а также в изучении общих физических принципов для разнообразных астрофизических процессов и в попытке установить общие законы развития материи во Вселенной. Известны четыре канала получения такой информации:

• Электромагнитное излучение: гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное и радиоизлучение.
• Космические лучи, которые достигают окрестностей Земли и могут взаимодействовать с ее атмосферой.
• Нейтрино и антинейтрино.
• Гравитационные волны, которые возникают, в частности, при взрывах массивных звезд и могут дать информацию о движениях массивных небесных тел. Гравитационные волны пока не обнаружены экспериментально, однако есть много косвенных данных, которые подтверждают их существование.

Высшим достижением современной астрофизики явилось открытие небесных объектов с необычными физическими свойствами. Во-первых, это нейтронные звезды, которые представляют собой очень компактные объекты размером всего около 10 км. Магнитное поле таких звезд достигает исключительно высокой величины 10¹³ Гс, неповторимой в земных лабораторных условиях. В таких мощных полях полностью изменяется структура вещества и его свойства. Во-вторых, это черные дыры – объекты, у которых вторая космическая скорость равна скорости света. В третьих, это квазары, которые являются ядрами галактик и представляют собой сверхмассивные черные дыры.

Регистрация излучения, которое приносит нам информацию об объектах во Вселенной, позволяет решать основные задачи современной астрономии:

• происхождение и эволюция Вселенной;
• объяснение механизмов образования и эволюции звезд, галактик и планетных систем;
• установление физических свойств материи в экстремальных астрофизических условиях;
• выяснение астрофизических аспектов зарождения и существования жизни во Вселенной.

Необходимо отметить, что астрономия тесно связана с другими науками, прежде всего с физикой и математикой, методы которых в ней широко применяются. Но и астрономия является незаменимым полигоном, на котором проходят испытания многие физические теории. Космос – единственное место, где вещество существует при температурах в сотни миллионов градусов и почти при абсолютном нуле, в пустоте вакуума и в нейтронных звездах. В последнее время достижения астрономии стали использоваться в геологии и биологии, географии и истории.

Астрономия и космонавтика незаменимы в системах связи и телевидении, в наблюдениях Земли из космоса.

Особенно велико философское значение астрономии. Фактически, именно астрономия определяет мировоззрение людей.