Кем быть? Выбираем профессию Астроном

Почему астрономы не любят, когда их путают с астрологами? Чем занимается наука астрономия? Как произошла Вселенная? Возможна ли жизнь на Марсе?.. На эти и другие вопросы отвечаем в статье о профессии астронома!

История науки: астрология и астрономия – почувствуйте разницу!

Пожалуй, с самого момента своего появления человек интересуется звёздным небом. Древние жрецы обращались к звёздам, мореплаватели прокладывали маршруты, а земледельцы планировали посевные работы по календарю, основанному на наблюдениях небесных светил. История наблюдений насчитывает тысячелетия, но астрономия как наука относительно молода. Почему?

Обратимся за разъяснениями к ведущему инженеру Коуровской обсерватории Уральского Госуниверситета, сотруднику кафедры Астрономии и Геодезии Вадиму Крушинскому:

- Объясните, пожалуйста, почему астрономы так не любят, когда их путают с астрологами?

- Несмотря на то, что эти два слова произошли от одного корня, смысл этих двух понятий абсолютно разный. Астрономия – это наука, основанная на реальных фактах, наблюдениях и занимается изучением физических законов. Астрология построена на субъективном и психологии. Астрология возникла благодаря человеческой слабости – боязни перед будущим и желанию знать  свою судьбу. Предсказатели используют это желание человека для того, чтобы владеть их умами. Так зародились понятия «родиться под несчастливой звездой» или, например, «звезда удачи». Хотя, конечно, несправедливо было бы проявлять неуважение к астрологии, ведь наука астрономия произошла от неё.

Всё началось очень давно. Древним людям было жизненно важно наблюдать за движением звёзд и планет, чтобы предсказывать смену сезонов и планировать земледельческие работы. Так, в Египте и Междуречье, где и проводились первые наблюдения звёздного неба, точно знать время разлива Нила было необходимо для земледельческого цикла, в противном случае люди остались бы без урожая и рисковали погибнуть. В один прекрасный момент египтяне заметили, что начало разлива Нила совпадает по времени с тем моментом, когда один из самых ярких объектов на небе – звезда Сириус – впервые показывается из-за горизонта рано утром, незадолго до рассвета. Для мореплавателей наблюдения звёздного неба тоже имели в первую очередь практическое значение – по звёздам можно было определить своё местонахождение, и это тоже было жизненно важным.

Астрономия: персоналии

Говоря об астрономии, нельзя не упомянуть тех, кто стоял у истоков этой науки. Между прочим, многие из древних астрономов являлись отчасти и астрологами – так как пытались объяснить судьбы людей влиянием звёзд и планет и заодно заработать на жизнь. Астрономия первое время шла рука об руку с астрологией, и некоторые учёные составляли гороскопы…

Гиппарх Никейский – древнегреческий астроном, географ и математик, живший во II веке до н. э.. Именно его часто называют величайшим астрономом античности. Главной заслугой Гиппарха считается то, что он привнёс в греческие геометрические модели движения небесных тел предсказательную точность астрономии Древнего Вавилона.

Экваториальное кольцо — инструмент, использовавшийся Гиппархом для наблюдения равноденствий. Гиппарх составил первый в Европе звёздный каталог, включающий около тысячи звёзд. Именно он определил продолжительность тропического года 365+(1/4)-(1/300) дней. В честь Гиппарха назван лунный кратер, астероид и орбитальный телескоп Европейского космического агентства, предназначенный для астрометрических измерений.

Клавдий Птолемей, живший около 87—165 г., древнегреческий астроном, математик, музыкальный теоретик и географ. В период с 127 по 151 год жил в Александрии, где проводил астрономические наблюдения. В своём основном труде «Великое построение», известном под арабским названием Альмагест, Птолемей изложил собрание астрономических знаний древней Греции и Вавилона. Созданный им список из 48 созвездий не покрывал полностью небесной сферы: там были только те звёзды, которые Птолемей мог видеть, находясь в Александрии.

Николай Коперник – польский астроном, математик, экономист, каноник, родившийся в 1473 году. Наиболее известен как автор средневековой гелиоцентрической системы мира, положившей начало первой научной революции. Главное сочинение Коперника «Об обращениях небесных сфер (1543)» перевернуло многовековые представления людей о строении мира, в центр которого со времен Птолемея помещали Землю. Коперник объяснил видимое движение небесных тел вращением Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца. В частности, он утверждал:

- Все планеты движутся по орбитам, центром которых является Солнце, и поэтому Солнце является центром мира;

- Расстояние между Землёй и Солнцем очень мало по сравнению с расстоянием между Землёй и неподвижными звёздами;

- Суточное движение Солнца воображаемо, и вызвано эффектом вращения Земли, которая поворачивается один раз за 24 часа вокруг своей оси, которая всегда остаётся параллельной самой себе;

- Земля (вместе с Луной, как и другие планеты), вращается вокруг Солнца, и поэтому те перемещения, которые, как кажется, делает Солнце (суточное движение, а также годичное движение, когда Солнце перемещается по Зодиаку) не более чем эффект движения Земли…

Тихо (Тюге) Браге – датский астроном, астролог и алхимик эпохи Возрождения жил с 1546 по 1601 год. Проводил астрономические наблюдения с максимальной для его времени точностью. Тихо Браге составил таблицы точных положений и яркости планет и звезд. Он построил первую большую обсерваторию, в которой установил наиболее точные астрономические инструменты для измерения угловых расстояний (не являющиеся телескопами). Это было первое в Европе здание, специально построенное для астрономических наблюдений. Свою обсерваторию Тихо Браге назвал «Уранибог» - храм богини Урании.

Галилео Галилей – итальянский физик, механик и астроном, один из основателей естествознания, член Национальной академии деи Линчеи. В 1609, узнав об изобретении голландскими оптиками зрительной трубы, Галилей самостоятельно изготовил телескоп с плосковыпуклым объективом и плосковогнутым окуляром, который давал трехкратное увеличение. Доводы Галилея в защиту гелиоцентрической системы и его страстная убежденность в ее справедливости произвели огромное впечатление на современников, и он стал знаменитейшим ученым Европы. Несмотря на то, что в 1610 году Галилей получил должность «первого математика и философа» при герцоге тосканском, его деятельность вызвала озлобление руководства католической церкви. В 1633 инквизиция начала против Галилея в Риме судебный процесс: его подвергли тяжелым допросам и заставили публично, в церкви, на коленях отречься от своих научных взглядов. Галилей был объявлен «узником инквизиции», однако, научной работы он не прекращал до последних дней жизни…

«Как на земле, так и на небе». Какая бывает астрономия.

Именно с началом деятельности Галилео Галилея астрономия как наука начинает разлучаться с религией и постепенно утрачивает религиозно-мистический оттенок. В 1609 году итальянский учёный впервые направляет на небо подзорную трубу. Этот инструмент был известен и ранее, но Галилей был первым, кто догадался использовать его для нужд астрономии. Именно этот момент астрономы всего мира считают ключевым моментом в истории своей науки и даже празднуют его – так, 2009-й год, в ознаменование 400-т летия этого события объявлен Международным годом астрономии.

Рассказывает сотрудник кафедры астрономии и геодезии УрГУ Вадим Крушинский:

- Галилей, Кеплер  и Ньютон открыты законы, описывающие  движения небесных тел. До тех пор это была просто наблюдательная наука: люди смотрели на небо и что-то фиксировали. Считается, что именно Галилей заложил основы науки – объективный подход к наблюдениям и опытам. Это было всего 400 лет назад, и поэтому астрономия в её нынешнем виде – молодая наука. В основе современной науки – законы физики, единые для процессов на Земле и в дальних уголках Вселенной.

Собравшись заняться астрономией, вовсе необязательно готовить себя к ночным бдениям – астрономы работают как днём, так и ночью.

Астрономия бывает теоретическая  - учёный посвящает себя работе с математическими и физическими формулами, пытаясь объяснить происходящие в космосе процессы. Кстати, один из самых известных в мире астрофизиков – Стивен Хокинг – инвалид, прикованный к креслу. Он не может двигаться и даже говорить, но у Хокинга есть компьютерный голосовой синтезатор, позволяющий ему не только общаться с внешним миром, но даже писать книги и выступать с лекциями по астрономии! Между прочим, Хокинг сам озвучивал своего персонажа в популярном американском мультсериале «Футурама».

Многие явления и события  на звёздном небе были предсказаны именно благодаря расчётам теоретиков (например, реликтовое излучение).

В мире две популярных теории происхождения мира: теория креационизма (создания Вселенной по замыслу Творца) и собственно теория, принятая в сегодняшней астрономии – «теория Большого взрыва». Согласно ей:

* Всё, что мы сейчас наблюдаем, возникло около 15 миллиардов лет назад в результате Большого взрыва и с тех пор всё вещество во Вселенной продолжает разлетаться в разные стороны. Ранняя Вселенная представляла собой горячую плазму, состоящую из фотонов, электронов и элементарных частиц. По мере расширения Вселенной происходит рассеивание вещества, а «тепло от Большого Взрыва» астрономы сумели сначала рассчитать в теории, а потом и на практике измерить его радио-диапазоне. Это самое «тепло» назвали реликтовым излучением. Изучая его, астрономы пришли к выводу, что Вселенная не только расширяется, но и расширяется с ускорением: то есть, всё вещество во вселенной «разлетается» чем дальше, тем быстрее.

«Говоря о ранней Вселенной, мы от самых больших космических масштабов вдруг переносимся в область микромира, которая описывается законами квантовой механики. Физика элементарных частиц и сверхвысоких энергий тесно переплетается в космологии с физикой гигантских астрономических систем. Самое большое и самое малое смыкаются здесь друг с другом. В этом и состоит удивительная красота нашего мира, полного неожиданных взаимосвязей и глубокого единства». Из учебника по астрономии под редакцией С.Тульской.

Само слово – «астрономия» (от греч. αστρονομία, от αστρον — звезда и νόμος — закон) означает закон звёзд, но современных астрономов занимают не только звёзды, но также всё, что находится за пределами земной атмосферы.

Разделы астрономии:

 * Астрометрия — изучает видимые положения и движения светил, а также способы определения по ним географических координат и точного времени. Она состоит из сферической астрономии (разрабатывающей математические методы определения движения небесных тел), фундаментальной астрометрии (которая занимается определением звёздных координат и составлением звёздных каталогов) и практической астрономии.

* Теоретическая астрономия разрабатывает методы для определения орбит небесных тел.

* Небесная механика изучает законы движений небесных тел под действием сил всемирного тяготения, определяет массы и форму небесных тел и устойчивость их систем.

* Астрофизика изучает строение, физические свойства и химический состав небесных объектов. Она делится на практическую (наблюдательную) и теоретическую (объясняющую наблюдаемые явления).

* Звёздная астрономия изучает закономерности пространственного распределения и движения звёзд, звёздных систем и межзвёздной материи с учётом их физических особенностей.

* Космогония рассматривает вопросы происхождения и эволюции небесных тел, в том числе и нашей Земли.

* Космология изучает общие закономерности строения и развития Вселенной.

* Одним из новых, сформировавшихся только во второй половине XX века, направлений является археоастрономия, которая изучает астрономические познания древних людей и помогает датировать древние сооружения.

О том, какие объекты на небе интересуют астрономов, рассказывает ведущий инженер Коуровской обсерватории Вадим Крушинский:

- Астрономия изучает не только звёзды. Всё, что находится за пределами земной атмосферы, интересует астрономов. Начнём по порядку:

* Искусственные спутники Земли, которые вращаются вокруг Земли. Их траектории просчитаны ещё до запуска, но на их движение оказывает влияние множество факторов. Например, солнечный ветер и гравитационное поле земли. И это всё очень интересные математические задачи. Кстати, дифференциальные вычисления зародились во многом благодаря астрономии и для её нужд. Вся система GPS и Глонас построена на точных знаниях траекторий движения спутников.

* Луну. Естественный спутник Земли сейчас активно изучается с далеко идущими планами. В будущем земляне не оставляют надежды построить на Луне космические базы.

* Солнце – важнейший объект для наблюдения современных учёных, поскольку является естественным термоядерным реактором. Знание процессов, происходящих на Солнце, возможно, позволит создать термоядерные источники на Земле и решить проблему нехватки энергетических ресурсов и вместе с этим решить много экономических и политических проблем.

* Звёзды, звёздные скопления, туманности, «чёрные дыры», Галактика, край Галактики и вплоть до самых дальних краёв Вселенной и того самого «реликтового излучения», которое является эхом «Большого взрыва»…

И это – всё одна большая астрономия.

«Есть ли жизнь на Марсе?»

Отвечает Вадим Крушинский:

- Жизни на Марсе, скорее всего, сейчас нет, возможно, она была в прошлом. Но жизнь вообще во Вселенной просто обязана существовать – слишком много звёзд, и невозможно, чтобы Солнечная система была единственной, где зародилась жизнь. Впрочем, маловероятно, что нас посетят так называемые «зелёные человечки». История развития земной цивилизации показывает, что интерес к освоению космоса со временем угасает, и возможно, то же произошло и с представителями других цивилизаций. Ведь люди начали летать в космос приблизительно 50 лет назад, но сейчас мы видим, что человечество постепенно теряет интерес к изучению дальнего космического пространства. По крайней мере, мы уже не стремимся осваивать его активными методами – в распоряжении современного человека есть инструменты для дистанционного изучения Вселенной (например, телескоп Хаббл, который находится на расстоянии 565 км от Земли, за пределами атмосферы, и уже почти 20 лет отправляет на Землю невероятно красивые снимки космоса).

Одним словом, человеку уже нет необходимости лично лететь в ракете к далёким звёздам, что казалось очень привлекательным ещё 30-40 лет назад и так красочно описано  у фантастов. Человек предпочитает изучать космос, сидя у себя на Земле и уже не спешит непосредственно выходить куда-то. Мне кажется вразумительной теория о том, что отсутствие попыток внеземных цивилизаций установить контакт с нами объясняется как раз этим – они потеряли интерес к нам и к изучению космоса в частности. Точно также, как человек, инопланетный разум мог перестать искать возможностей вступить в контакт с представителями других цивилизаций и сосредоточился на внутренней жизни.

Второе: даже если бы интерес и оставался: представьте себе, что расстояние от Земли до ближайшей звезды – 4,5 световых года (это расстояние свет пролетит за 4,5 года, а скорость света – 300 000 км/сек!) – и чтобы преодолеть такое расстояние, потребуется слишком много усилий. Именно поэтому теории уфологов мне кажутся несостоятельными – преодолеть такое большое расстояние просто невозможно! И это при условии, что те, кто проявят к нам интерес, полетят от ближайшей звезды.

И самое главное: молчание Вселенной. До сих пор не найдено никакого подтверждения существования разумной жизни во Вселенной, кроме невнятных наблюдений  уфологов. Цивилизация, обладающая ресурсами для полетов к далеким звездам, должна была бы значительно изменить окрестности своего родного светила. Однако мы не наблюдаем никакие проявлений подобной деятельности.  Современная техника землян вполне позволяет смотреть передачи «Первого канала» с ближайших звезд. Но у наших соседей либо нет телевизоров и радио, либо нет самих соседей.

  Если вы собрались заняться астрономией…

В астрономии много романтического очарования – звёзды, планеты, кометы… Но, как советует профессиональный астроном Вадим Крушинский, в первую очередь подумайте, насколько вы готовы заниматься этим всю жизнь:

- Не секрет, что в нашей стране астрономия – это не та профессия, где можно много заработать. Наука находится в основном на государственном финансировании. Существует система грантов, которые выдаются под конкретные особо интересные проекты, и если вам повезёт с научным руководителем во время учёбы, вы найдёте свою тему, разработкой которой будете заниматься. Вначале придётся заработать себе вес в научной среде и доказать, что ты достоин получать эти гранты.

Если же интерес к астрономии не настолько велик, чтобы вы могли посвятить этому делу всю свою жизнь, то возможно, путь любителя – это для вас. Чтобы утолить свой естественнонаучный интерес и свою любовь к звёздному небу, можно пополнить ряды астрономов-любителей. Любитель – это не значит «неумелый». В последнее время профессиональные астрономы очень тесно сотрудничают с любителями, которые иногда выдают очень ценные результаты наблюдений! Можно приобрести или сделать на заказ хороший телескоп и наблюдать на своём дачном участке или даже на балконе. Затем, связавшись с научным астрономическим сообществом, можно передать им результаты своих наблюдений. Так, некоторые кометы были открыты именно астрономами-любителями, потому что у профессионалов не всегда хватает времени на патрулирование звёздного неба.

В любом случае, для человека, всерьёз интересующегося астрономией, школьного курса физики и даже астрономии (в тех школах, где она есть) недостаточно. Астрономия – наука мировоззренческая, в которой много не только романтики, но и философии. Широта кругозора и общая эрудированность позволит вам объективно и критично следить за тем, что происходит в научном мире.

Что почитать?

Журналы «Звездочёт» и «Земля и Вселенная» - весьма почтенные отечественные издания, также уважаемые в профессиональной среде.

Интернет-ресурсы по астрономии http://www.astronet.ru/, http://www.astronomy.ru/

И огромное количество книг разных авторов.

Куда почти учиться?

В Екатеринбурге на бесплатной основе астрономов готовит кафедра астрономии и геодезии на физическом факультете УрГУ им. А.М.Горького. Здесь существуют три основных направления: «Астрономия», «Астрономогеодезия» и «Информационные системы и технологии в геоинформационных системах». Обучение на кафедре (как и на физическом факультете) ведется только на очной основе. Кафедра также отвечает за обучение студентов физического факультета, специализирующихся по направлению «Астрофизика». Обучение по специальности «Астрономогеодезия» ведется как на очной, так и на вечерней основе.

Ежегодный план приема студентов составляет 10 человек по специальности «Астрономия», 10 человек по специальности «Астрономогеодезия». Абитуриенты, подавшие заявление на одну из специальностей кафедры астрономии и геодезии, сдают вступительные испытания и участвуют в общем конкурсе абитуриентов физического факультета.

Обучение студентов по вышеназванным направлениям и специальностям рассчитано на 5 лет. По окончании обучения студенты получают государственный диплом о высшем образовании. Окончившие университет по специальности «Астрономия», получают диплом специалиста с квалификацией «Астроном». Окончившие университет по специальности «Астрономогеодезия», получают диплом специалиста с квалификацией «Инженер».

Студенты, обучающиеся по специальности «Астрономия», имеют возможность обучаться в магистратуре на 5-м и 6-м курсах и получить диплом магистра физики по специализации «Астрофизика».

Выпускники университета, получившие диплом специалиста по специальностям «Астрономия» и «Астрономогеодезия» (5 лет обучения), и выпускники магистратуры (6 лет обучения) могут продолжить обучение в очной и заочной аспирантуре по специальностям «Астрофизика и радиоастрономия» и «Геодезия». Сроки обучения в очной аспирантуре 3 года и 4 года в заочной аспирантуре.

Если вы приобрели телескоп, вам помогут советы для «домашних» наблюдений:

- картинку, которую вы видите в телескоп, может сильно портить так называемая «турбулентность» - поднимающийся от земли и человеческого жилья тёплый воздух. Он вызывает «дрожание» воздуха и это искажает изображение. Лучше проводить наблюдения вдали от источников тепла;

- «засветка» от крупных населённых пунктов не позволяет увидеть слабые звёзды. Старайтесь наблюдать тем, где действительно очень темно.

Список литературы для юных астрономов (вы найдете книгу для любого возраста!) здесь.