Астрономия: общеобразовательная подготовка: учебное пособие для колледжей (ФГОС)

РостовнаДону
«Феникс»
2019

Серия «Среднее профессиональное образование»

Астрономия

общеобрАзовАтельнАя подготовкА

Рекомендовано 
Научно-методическим советом 
Международного научного общественного объединения «МАИТ» 
для использования в качестве учебного пособия для подготовки 
по предметам общеобразовательного цикла 
в учреждениях среднего образования 
(рецензия № РЭЗ 18-08 от 20.06.2018 г.)

М. А. Кунаш

УДК 52(075.32)
ББУ 22.6я723
КТК 14
    К91

ISBN 978-5-222-31145-5

ISBN 978-5-222-31145-5

Кунаш М. А.
К91           Астрономия : общеобразовательная подготовка : учеб. пособие для

колледжей / М. А. Кунаш. — Ростов н/Д : Феникс, 2019. — 285 с. : ил. —
(Среднее профессиональное образование).

УДК 52(075.32)
ББУ 22.6я723

© Кунаш М. А., 2018
© ООО «Феникс»: оформление, 2018
В оформлении книги использованы
иллюстрации по лицензии  
Shutterstock.com

В учебном пособии изложено содержание курса астрономии в соответствии с

требованиями ФГОС среднего (полного) общего образования и ФГОС среднего
общего образования. Представлены и систематизированы современные достижения в изучении астрономических объектов и процессов, приведен обширный теоретический материал и сформулированы варианты практических заданий и упражнений по темам. Темы рассмотрены с учетом современных достижений астрономии, астрофизики и космологии.

Данное пособие предназначено для студентов, обучающихся по предметам

общеобразовательного цикла в учреждениях среднего профессионального образования и изучающих дисциплину «Астрономия». Пособие также может быть полезным при освоении дисциплины «Физика», служить руководством при изучении
отдельных тем в рамках учебных программ общего образования, а также использоваться при общеобразовательной подготовке для формирования у обучающихся
навыков научного познания мира.

Рецензент
Шундалов М. Б. — к. ф.-м. н., доцент, доцент кафедры физической оптики и

прикладной информатики Белорусского государственного университета.

Глава 1. Предмет астрономии

§ 1. Предмет астрономии.  
Особенности астрономии как науки

Две вещи наполняют душу всегда 
новым и все более сильным удивлением и благоговением, чем чаще и 
продолжительнее мы размышляем о 
них, — это звездное небо надо мной 
и моральный закон во мне.
И. Кант

1.1. Роль астрономии  
в развитии цивилизации
Ежедневно мы наблюдаем астрономические явления —

восход и заход Солнца, сияние звезд на небосводе, постепенный рост диска Луны и его убывание. Астрономия (от греческих слов «звезда» и «закон») — поистине великая наука,
изучающая движение небесных тел и систем тел, их природу,
происхождение и развитие.
Из курса истории известно, насколько важную роль играли

знания о некоторых астрономических явлениях в практической жизни людей древности. Появление на небосводе Древнего Египта ярчайшей звезды Сотис (Сириус) предвещало разлив Нила, определяя тем самым время посева и сбора урожая.
Потребности в расширении торговли, в том числе морской,
определяли необходимость поиска путей, навигации. Например, финикийцы, одни из самых искусных мореплавателей,
ориентировались по звезде, которую греки так и называли —
Финикийская звезда. А мы ее знаем как Полярную звезду.
Веками звезды служили людям единственным средством
ориентирования на местности, определения времени.

Астрономия | Общеобразовательная подготовка

4

Не только экономические и хозяйственные потребности 
определяли наблюдения небесных тел древними. Человек
стремился объяснить мир вокруг, его возникновение непротиворечиво и логично с позиции мышления древнего
человека. Такое мышление названо мифологическим. В его
основе — система взглядов на объективный мир и место в
нем человека. Мифологическое мышление базируется не на
теоретических доказательствах и рассуждениях, а на художественно-эмоциональном переживании мира, иллюзиях,
вызванных восприятием людьми социальных и природных
процессов и своей роли в них. Пифагорейцы первыми высказали идею о том, что Земля — шар. Но основанием для
этого вывода являлось представление о сфере как идеальной
геометрической фигуре, ведь боги могли сотворить только
идеальное.

1.2. Эволюция взглядов человека на Вселенную. 
Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы
Вместе с тем в процессе наблюдений светил накапливались

данные об особенностях их движения. Первые таблицы, в которых приводились положения светил, были составлены еще
Гиппархом (II в. до н. э.). Астрономы Древнего Китая аккуратно фиксировали вспышки новых звезд и появление ярких комет. Сохранились древние обсерватории Индии, Междуречья,
Египта. Во многих философских трудах древних мыслителей
ставился вопрос о природе и строении мира. Наиболее важным этапом явились труды греческого философа Аристотеля 
(IV в. до н. э.), обобщившего и с опорой на логику научного
доказательства представившего описание геоцентрической
картины мира. Аристотель признавал шарообразность Земли, высказал верные суждения о причинах лунных затмений.
Саму же Землю мыслитель рассматривал как неподвижную.
И доказательством этого суждения являлась неподвижность
звезд. Конечно, обнаружение смещения звезд лишь на ос

Глава 1. Предмет астрономии

нове наблюдения невооруженным глазом невозможно, что
и порождало выводы мыслителя, согласно которым Земля
располагалась неподвижно в центре мироздания.
Вторым этапом в развитии геоцентрической системы мира

явился труд Клавдия Птолемея (90–160 гг.) «Альмагест», в
котором александрийский ученый дополнил ее математическими разработками. Вокруг неподвижной Земли (рис. 1.1)
он расположил Луну и Солнце, а также пять «блуждающих
звезд» (планеты Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн),
которые двигались равномерно по круговым орбитам (эпициклам). Накопленные данные наблюдений не согласовывались
с подобными орбитами. Например, некоторые светила совершали петлеобразное движение. Для их объяснения вводились

Рис. 1.1. Система мира Птолемея

Земля

Луна
Меркурий

Марс

Солнце

Юпитер

Венера

Сатурн
Сфера 
неподвижных 
звезд

Астрономия | Общеобразовательная подготовка

6

деференты — окружности, по которым двигались центры
эпициклов. Земля при этом продолжала покоиться в общем
центре. В процессе согласования теории Птолемея с данными
наблюдений вводились дополнительные эпициклы, что делало
теорию громоздкой. В системе Птолемея центры эпициклов
Меркурия и Венеры лежат на прямой, соединяющей Землю и
Солнце. Это позволяло согласовать реальное движение планет с геоцентрическим движением. В целом теория хорошо
согласовывалась с наблюдениями, позволяла предсказывать
видимые положения планет и просуществовала 14 веков.
Секрет этой устойчивости — в «изобретении» Птолемеем
гармонического анализа за полтора тысячелетия до его изложения математиком Фурье: любое сложное движение в
природе можно разложить на сумму круговых и равномерных движений. Такое представление может быть как угодно
точным — все определяется количеством членов в указанной
сумме. Модель, предложенная Птолемеем, не только опиралась на геоцентризм, но и страдала недостатками: отсутствие
системности; законы движения каждой планеты рассмотрены
без связи с другими.
Развитие идей Птолемея и переход к гелиоцентризму принадлежат Н. Копернику, который разрабатывал его основы
в 1505–1507 гг. В 1543 г. Коперник опубликовал научный
труд «Об обращениях небесных сфер», в котором изложил
математическую теорию движения нескольких планет, Луны,
Солнца и звездной сферы. Расчеты Коперника были точнее
выкладок Птолемея и послужили основой для уточнения
длительности года.

Эпоха Возрождения изменила мышление человека. В центре внимания оказалась не природно-космическая жизнь, а
человек разносторонний, для которого знания, умения, навыки
являются самоцелью. Человек воспринимался как творец себя
и всей Природы. К этому времени значительно возрос объем
наблюдений. «Новые астрономические таблицы», созданные

Глава 1. Предмет астрономии

в обсерватории Улугбека, содержали каталог из 1018 звезд.
Тихо Браге составил новые солнечные и планетные таблицы,
а его звездный каталог хоть и уступал по числу звезд «Новым
астрономическим таблицам», но превосходил существовавшие по точности. В этих условиях польский ученый Николай
Коперник в своем труде «О вращении небесных сфер» поместил в центр своей системы Солнце, а Земля заняла почетную
третью от него орбиту (рис. 1.2).
Гелиоцентрическая система легко объяснила петлеобразное движение планет тем, что мы наблюдаем движение
(рис. 1.3) этих планет, двигаясь при этом вместе с Землей вокруг Солнца. Для Меркурия и Венеры получили объяснение
фиксированные угловые расстояния, на которые они могли
отдаляться от Солнца для земного наблюдателя. Преимуще
Земля

Луна

Меркурий

Марс
Солнце

Юпитер

Венера

Сатурн
Сфера 
неподвижных 
звезд

Рис. 1.2. Гелиоцентрическая система Коперника

Астрономия | Общеобразовательная подготовка

8

ством системы Коперника являлось объяснение смены дня и
ночи, а также видимое годичное движение Солнца. При этом
систему Николай Коперник по-прежнему ограничивал сферой
неподвижных звезд. Кроме того, орбиты планет он рассматривал как окружности. Именно поэтому первоначально система
Коперника хуже предсказывала движение планет. В развитие
представлений об устройстве Солнечной системы большой
вклад внесли Галилео Галилей (астрономическими наблюдениями с использованием телескопа), Иоганн Кеплер и Исаак 
Ньютон, сформулировавшие законы небесной механики.

1.3. Особенности методов познания  
в астрономии
В отличие от других наук методы познания в астрономии

определяются рядом особенностей астрономических объектов и процессов. Значительная удаленность большинства
из них не позволяет проводить наблюдения невооруженным

Рис. 1.3. Петлеобразное движение планет

Орбита планеты

Видимый путь планеты

1

1

1

4

4

4

2

2

2

5

5

5

3

3

3

6

6

6

Орбита 
Земли
Солнце

Глава 1. Предмет астрономии

Рис. 1.4. Телескоп Галилея

глазом. Лишь Луну и Солнце человек может наблюдать как
диски. Все остальные светила выглядят для нас как светящиеся точки, а иногда и вовсе не фиксируются глазом или
сливаются друг с другом, поскольку человек с нормальным
зрением способен различать детали размером всего лишь
2–3 угловые минуты.
Другой особенностью является продолжительность процессов, протекающих во Вселенной, которая определяется
промежутками времени, значительно превосходящими не
только время существования цивилизации на Земле, но и
самой Земли.

1.4. Телескопы
Появление телескопов позволило астрономии начать

свое стремительное развитие, а наблюдения, которые и ранее
являлись основным источником информации об объектах
Вселенной, обрели необходимую точность.
Временем рождения телескопической астрономии считается 1609 г., когда Галилео Галилей сконструировал первый в
мире линзовый телескоп (рис. 1.4). С его помощью ученый

Астрономия | Общеобразовательная подготовка

10

Рис. 1.5. Схема телескопа-рефрактора

наблюдатель

объектив

окуляр

впервые обнаружил лунные горы и моря, пятна на Солнце.
Юпитер предстал светящимся диском, вокруг которого вращались четыре спутника, а у Венеры наблюдались фазы,
подобные фазам Луны. В телескопе в качестве объектива 
использовалась собирающая линза, а в качестве окуляра —
рассеивающая (рис. 1.5).
Такие телескопы называют рефракторами. Изображение,

даваемое телескопом, — прямое. Стекло линзы преломляет
коротковолновый свет сильнее, чем длинноволновый, возникает несколько фокусов линзы, а изображение получается
расплывчатым и окрашивается. Такое явление называется
хроматической аберрацией. Спустя несколько десятилетий Исаак Ньютон изобрел первый в мире зеркальный
телескоп, который не имел этих особенностей. В телескопе
окуляром оставалась рассеивающая линза, но в качестве
объектива использовалось вогнутое зеркало (рис. 1.6).
Вспомогательное плоское зеркало отклонло лучи в сторону
к окуляру.
Общим недостатком первых простейших оптических

телескопов считалась сферическая аберрация: краевая зона
сферической линзы или зеркала фокусирует свет ближе к
линзе, чем центральная, в результате чего точечный источник проецируется как пятно. Для устранения этого эффекта