7 мая-день астрономии
Друзья, сегодня празднуется Всемирный день астрономии. Астрономия- наука о движении, строении, возникновении, развитии небесных тел, их систем и Вселенной в целом.
Она является одной из древнейших естественных наук, в ее основу легли наблюдения за небосводом. Долгое время люди наблюдал за небосводом и созерцали небо. Оно породило множество тайн и загадок, которые долгое время оставались нераскрытыми. Древние астрономические наблюдения производились в Египте, Месопотамии, Греции и Риме.
Астрономия, как и многие другие науки, возникла из практических потребностей человека.
Основа наблюдения за небом заключалась в необходимости учета смены различных сезонов года во время земледельческих работ.
Разливы Нила, губящие урожай, происходили примерно в тот же промежуток времени, что и восход Сириуса. По этой причине один из самых первых годичных календарей, созданный египтянами, основывался на наблюдении за Сириусом, за которым, вероятно наблюдали даже чаще, чем за Солнцем.
Также людям первобытного общества нужно было ориентироваться во время путешествий, и они научились это делать, анализируя движение Солнца, Луны и звезд.
Дальнейшее развитие человеческого общества вызвало потребность в измерении времени.
Древнейшие календарные системы были связаны с наблюдениями за луной, на их основе создавались примитивные лунные календари и рисунки лунных фаз. Отмечали их на костяных пластинках. Календарь являлся продуктом сакрального знания.
С развитием человеческого общества перед астрономией выдвигались все новые и новые задачи, для решения которых нужны были более совершенные способы наблюдений и методы расчетов.
Особую роль в развитии астрономии сыграла эпоха Великих Географическим открытий, которая продолжалась с XV по XVII века. Путешествия через океаны требовали более точных приборов навигации и исчисления времени.
Существенный перелом в астрономии произошёл в эпоху Возрождения. В 1609 году Галилео Галилей направил в небо увеличительную трубу, изобретя тем самым телескоп.
В связи с накоплением материала и развитием производительных сил была подготовлена почва для революции в астрономии, которую произвел Николай Коперник, разработавший гелиоцентрическую систему мира.
Она выступала в противовес геоцентрической системе, которую предложил еще Птолемей во II веке нашей эры.
Открытие Коперника явилось началом нового этапа в развитии астрономии. Гелиоцентрическая система могла обеспечить более точные и простые методы ориентировки в пространстве и исчисления времени, в отличии от геоцентрической системы Птолемея.
Огромный вклад внесли также Иоганн Кеплер, открывший в 1609—1618 гг. законы движений планет, и Ньютон, опубликовавший в 1687 году закон всемирного тяготения.
Это лишь часть астрономических открытий, совершенных в эту эпоху. Впоследствии астрономия получила возможность изучать не только видимые, но и действительные движения небесных тел.
Как мы уже упоминали ранее, в Древнем мире люди ориентировались по небесному своду, в частности по звездам, Луне, а также Солнцу.
Викинги были прекрасными мореплавателями и, согласно легендам, достигали берегов Гренландии, Исландии, России и Северной Америки. Сегодня мы расскажем о Солнечном камне викингов. Именно благодаря ему, согласно сагам, они преодолевали дальние морские расстояния.
К слову, неизвестно, был ли у викингов компас, но, даже если и был, на севере, он практически бесполезен.
Магнитный полюс — точка, где силовые линии магнитного поля Земли входят внутрь планеты под прямым углом. И соответственно стрелка компаса, которая ориентируется вдоль силовой линии, уже за сотни километров от полюса показывает вниз. И во времена, когда жили викинги, магнитный полюс находился немного западнее Гренландии.
Также большую роль играли магнитные бури, которые наиболее активны ближе к полюсу, они направляют стрелку компаса в разные стороны.
Но они могли ориентироваться по Солнцу или Полярной звезде.
Полярная звезда, как известно, практически неподвижна, и остальные звезды описывают круги вокруг нее. В северном полушарии она всегда укажет, где север.
По Солнцу также вполне возможно ориентироваться. В полдень оно находится над точкой юга. В другие моменты, положение юга и, соответственно, севера, несложно определить с помощью солнечных часов. Именно такие устройства находили и на кораблях викингов.
А что делать, если солнца не видно? Для местности, в которой жили викинги, это вполне актуальная проблема, часто не видно ни Солнца, ни Полярной звезды. Если не видно Солнца, это значит, что невозможно поместить тень «стрелки» солнечных часов на нужный сектор и узнать направление на юг.
Но викинги могли ориентироваться даже в пасмурные дни. Например, в Саге о короле Олафе, который правил в Норвегии примерно в X-XI веках, написано о таинственном камне, с помощью которого можно увидеть солнце даже в пасмурный день:
«Король заставил людей смотреть — и они нигде не могли видеть ясное небо. Затем он попросил Сигурдура рассказать, где в то время было солнце. Он дал четкое направление. Затем король приказал принести солнечный камень, поднял его и увидел, где свет излучается от камня, и таким образом проверил предсказание Сигурдур».Само описание действительно похоже на некую легенду.
Спустя несколько веков, ученые все-таки смогли разгадать тайну Солнечного камня и понять, как он работает.
Во второй половине XX века ученые предположили, что Солнечный камень — это кристалл исландского шпата.
Он может выступать в роли естественного поляризатора. Что такое поляризация?
Свет на микроуровне — это волна. Он колеблется сразу во всех плоскостях. Но если свет поляризованный, он колеблется в определенной плоскости. поляризация — это и есть характеристика волны- колебаться не во всех плоскостях сразу, а в какой-то одной.
Если посмотреть через исландский шпат на окружающий мир, все предметы станут раздвоенными.
Что произойдет, если наложить на кристалл поляризатор?
Поляризатор — устройство, с помощью которого можно получить полностью или частично поляризованное оптическое излучение из излучения с произвольным состоянием поляризации.
*В зависимости от положения поляризатора будут меняться изображения.
А если направить на кристалл луч лазера, он разделится на два параллельных пучка света.
*Две красные точки показывают положение двух пучков света.
Почему так происходит?
Это обуславливается оптическими свойствами минерала.
Наблюдается эффект расщепления луча света на две составляющие, когда при попадании в материал образуется не один, а два преломленных луча с разным направлением и поляризацией.
И для того, чтобы увидеть солнце, нужно плавно менять положение кристалла, пока оба видимых изображения не получат одинаковую яркость. Когда яркость отверстий совпадает, кристалл своей диагональю показывает на солнце. Этот метод эффективен даже в туманную погоду.
Долгое время загадка Солнечного камня не давала исследователям покоя.
Археолог Т. Рамскоу из Дании в 1969 году выдвинул теорию, что волшебный камень викингов необходимо искать среди кристаллов, которые имеют поляризующие свойства. Ученый выбрал три минерала, которые обладают такими свойствами: турмалин, исландский шпат и иолит. Но он не сумел довести исследование до конца, так как не был физиком и не смог продумать технологию.
Позднее исследователи Г. Ропар и А. Лефлох решили возобновить эксперименты по созданию солнечного камня, используя в качестве основного материала исландский шпат. Впоследствии они сумели восстановить технологию, с помощью которой действительно можно увидеть солнце в пасмурную погоду. Результаты своих экспериментов они опубликовали в 2011 году. Их открытие поразило научный мир.
Кстати, кристалл исландского шпата находится на постоянной экспозиции в Музее Оптики.
В наше время, несмотря на то что существует современное точное оборудование для ориентации во время мореплавания, все равно используются первые навигационные приборы. На современном морском судне до сих пор можно найти секстант.
Секстант- навигационный измерительный инструмент, который используется для определения высоты Солнца и других космических объектов над горизонтом, с целью выявления географических координат точки, в которой производится измерение.
Используются они нечасто, в основном для поддержания практических навыков у команды, а также на случай, если электронные приборы навигации откажут. Секстант также можно найти на постоянной экспозиции в Музее Оптики.
Солнечные часы на сегодняшней день также имеют место быть. Например, «Лахта Центр» показал еще одну функцию небоскреба. Башню можно использовать как солнечные часы.
В ясный день 460-метровая стрелка отбрасывает тень, по которой можно определить время.