astronomia

astronomia

[gr. ástron ‘gwiazda’, nómos ‘prawo’],

nauka przyrodnicza, której przedmiotem badań są ciała niebieskie, ich rozkład i ruchy w przestrzeni, pochodzenie, budowa oraz ewolucja, a także Wszechświat jako całość.

Charakterystyczną cechą badań astronomicznych jest wnioskowanie o procesach fizycznych zachodzących w obiektach kosmicznych wyłącznie na podstawie obserwacji, gdyż nie istnieje możliwość przeprowadzania eksperymentów. U podstaw tego tkwi przekonanie, że prawa fizyki odkrywane na Ziemi są stosowalne w całym Wszechświecie. Głównym źródłem informacji o ciałach niebieskich jest wysyłane przez nie promieniowanie elektromagnetyczne (światło, promieniowanie radiowe, rentgenowskie i in.); określenie kierunku, z którego ono przybywa, pozwala na zlokalizowanie ciała na sferze niebieskiej (w dowolnym układzie współrzędnych astronomicznych), natomiast badanie jego cech fizycznych (analiza rozkładu widmowego, pomiar natężenia, polaryzacji i in.) pozwala wnioskować o fizycznych właściwościach jego źródeł. Na pograniczu dzisiejszej astronomii i fizyki znajdują się obserwacje strumieni cząstek pochodzenia pozaziemskiego (promieniowanie kosmiczne, wiatr słoneczny, neutrina) oraz fal grawitacyjnych.

Astronomia jest najstarszą nauką przyrodniczą; zrodziła się zarówno z zainteresowań poznawczych i religijnych, jak i potrzeb czysto praktycznych, np. stworzenia kalendarzowej rachuby czasu, zasad nawigacji itp. Ślady zainteresowań astronomicznych przetrwały w pozostałościach po najstarszych cywilizacjach. Jest prawdopodobne, że ok. 1100 p.n.e. astronomowie chińscy znali z dość dużą dokładnością wartość nachylenia ekliptyki do równika niebieskiego, a pierwsze nie budzące wątpliwości informacje astronomiczne, wartościowe również obecnie, pochodzą z 611 p.n.e. i dotyczą obserwacji komet. W następnych wiekach astronomia chińska koncentrowała się na rejestracji zjawisk astronomicznych (zaćmienia, komety, meteory, występowanie plam na Słońcu), nie starając się stworzyć ogólnego systemu tych zjawisk. Astronomia babilońska największy rozkwit przeżyła w VI–V w. p.n.e., kiedy to poznano długości obiegów synodycznych planet oraz długość cyklu zaćmień Słońca i Księżyca; fazy Księżyca stały się podstawą starobabilońskiego kalendarza; ok. 380 p.n.e. powstały tablice księżycowe pozwalające przewidzieć momenty pierwszej widoczności sierpa Księżyca po nowiu. Babilończykom przypisuje się skonstruowanie pierwszego zegara wodnego i użycie gnomonu do wyznaczania czasu słonecznego; oni również wprowadzili, stosowany do czasów obecnych, sześćdziesiątkowy podział jednostek kąta i czasu. Zainteresowania astronomiczne pojawiły się bardzo wcześnie u ludów zamieszkujących Amerykę Środkową: wiele napisów i elementów architektonicznych pozostawionych przez cywilizację Majów ma charakter astronomiczny i dowodzi zaskakująco dokładnej znajomości okresów kalendarzowych.

Pierwsze, niezależne od poglądów religijnych, teorie budowy Wszechświata stworzyli starożytni Grecy (m.in. Filolaos z Krotonu, Eratostenes z Cyreny, Arystarch z Samos, Hipparch, Klaudiusz Ptolemeusz), zaś początkiem nowożytnej astronomii stało się stworzenie przez M. Kopernika heliocentrycznej teorii budowy Wszechświata. Przełomowe znaczenie dla obserwacji astronomicznych miało wynalezienie na początku XVII w. lunety (Galileusz).

Współczesna astronomia dzieli się na wiele dyscyplin, zależnie od metod obserwacyjnych lub typu badanych obiektów. Wyznaczaniem położeń ciał niebieskich zajmuje się astrometria (najstarszy dział astronomii), zastosowaniem teorii grawitacji do teoretycznego opisu ruchu ciał niebieskich — mechanika nieba, badaniem planet (ich budową wewnętrzną, powierzchnią, atmosferą, ewolucją) — planetologia, badaniem rozmieszczenia i ruchów gwiazd oraz materii międzygwiazdowej w Galaktyce (m.in. wyodrębnienie podsystemów i populacji gwiazdowych w Galaktyce, odkrycie rotacji różniczkowej galaktyk spiralnych) — astronomia gwiazdowa (astronomia galaktyczna), badaniem przestrzennego rozkładu i ruchów odległych obiektów pozagalaktycznych (galaktyk, kwazarów), jak i ich właściwościami fizycznymi — astronomia pozagalaktyczna, teorią powstawania ciał Układu Słonecznego — kosmogonia, badaniem budowy i ewolucji Wszechświata jako całości — kosmologia. Największym działem współczesnej astronomii jest astrofizyka, której celem jest uzyskanie, na podstawie obserwacji i teoretycznych rozważań, wiadomości o budowie ciał niebieskich, o procesach fizycznych decydujących o ich obecnym stanie oraz o ich ewolucji; podstawą badań astrofizycznych są obserwacje widma promieniowania elektromagnetycznego wysyłanego przez ciała niebieskie we wszystkich zakresach długości fal (gamma, rentgenowskie, nadfiolet, światło widzialne, podczerwień, fale radiowe). Ze względu na specyfikę metod obserwacyjnych stosowanych w przypadku najjaśniejszego obiektu na niebie — Słońca, w astrofizyce wyróżnia się heliofizykę. Innym kryterium podziału astronomii na węższe dziedziny jest zakres obserwowanego promieniowania elektromagnetycznego oraz stosowane techniki obserwacyjne; radioastronomia zajmuje się badaniem ciał niebieskich na podstawie emitowanego przez nie promieniowania radiowego, w zakresie długości od fal kilometrowych do submilimetrowych (dużym osiągnięciem w tej dziedzinie było wykrycie kwazarów); astronomia podczerwona jest poświęcona analizie promieniowania podczerwonego ciał niebieskich; astronomia rentgenowska — badaniom promieniowania rentgenowskiego. Badania astronomiczne w zakresie promieniowania widzialnego, radiowego i bliskiej podczerwieni prowadzi się za pomocą wielkich teleskopów i radioteleskopów naziemnych (obserwatorium astronomiczne — tabela; interferometria wielkobazowa); ponieważ atmosfera ziemska pochłania większą część promieniowania elektromagnetycznego, a przepuszcza tylko promieniowanie widzialne oraz część podczerwieni i część promieniowania radiowego, przełomowym momentem w rozwoju współczesnej astrofizyki było umieszczenie pierwszych obserwatoriów na pokładach rakiet i sztucznych satelitów wznoszących się ponad atmosferę. Do badania promieniowania rentgenowskiego służą (służyły) obserwatoria m.in. Uhuru, EXOSAT, Chandra, promieniowania podczerwonego m.in. Spitzer, gamma — CGRO, seria satelitów HEAO badała emitowane przez źródła astronomiczne promieniowanie rentgenowskie, gamma, a także promieniowanie kosmiczne, satelitarne obserwatorium astronomiczne do badań w zakresie światła widzialnego, promieniowania nadfioletowego i w bliskiej podczerwieni to Teleskop Kosmiczny Hubble’a; celem misji m.in. satelity COBE było badanie promieniowania tła (reliktowego).

Bibliografia

E. Rybka Astronomia ogólna, wyd. 7, Warszawa 1983;

Astronomia popularna, red. S. Piotrowski, Warszawa 1990;

J.M. Kreiner Astronomia z astrofizyką, wyd. 2, Warszawa 1992;

J. North Historia astronomii i kosmologii, Katowice 1997.

Kopernik Mikołaj, De Revolutionibus..., własność Akademii Zamojskiej

Obserwatorium astronomiczne na Hawajach (USA)

Chichén Itzá, obserwatorium astronomiczne Majów (zwane El Caracol - hiszp. ślimak)

Samarkanda, obserwatorium Uług Bega (Uzbekistan)

Dźajpur, obserwatorium astronomiczne, XVIII w. (Indie)

Soccorro, National Radio Astronomy Obserwatory (USA)