Что изобрел галилео галилей в астрономии
Галилео Галилей
 |
Прошло около десяти лет после героической смерти Бруно, и в 1610 г. по всему миру разнеслась весть о поразительных астрономических открытиях итальянского ученого Галилео Галилея.
Имя Галилея и до этого было известно ученым. Галилей прославился своими открытиями в физике и механике, но он с юных лет интересовался также астрономией и был убежденным сторонником учения Коперника.
Коперник, Бруно и их современники могли увидеть на небе только то, что доступно невооруженному глазу. Галилей был первым ученым, начавшим наблюдения неба при помощи построенных им зрительных труб.
Какими крохотными были эти трубы Галилея по сравнению с современными мощными телескопами, увеличивающими изображение в тысячи раз! Первая труба, с которой Галилей начал свои наблюдения, увеличивала только в три раза. Позднее ему удалось построить трубу с увеличением в тридцать два раза. Но какими волнующими, буквально потрясавшими современников были открытия, сделанные Галилеем при помощи этих самодельных инструментов!
Каждое из этих открытий было наглядным подтверждением учения гениального Николая Коперника. Наблюдая Луну, Галилей убедился, что на ней есть горы, равнины и глубокие впадины. А это означало, что лунная поверхность по своему устройству похожа на земную.
Галилей открыл четыре спутника Юпитера, обращающиеся вокруг этой планеты. Это открытие неопровержимо доказало, что не только Земля может быть центром обращения небесных светил.
Наблюдая солнечные пятна, Галилей обнаружил, что они перемещаются по солнечной поверхности, и сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси. После этого легки было допустить, что вращение вокруг оси свойственно всем небесным телам, а не только Земле.
Но это было еще не все. Наблюдая звездное небо, Галилей убедился, что число звезд гораздо больше, чем может видеть невооруженный глаз.
Эти открытия Галилея были встречены восторженным удивлением современников. Вслед за Галилеем астрономы в разных странах начали наблюдать небо в астрономические трубы и полностью подтвердили открытия Галилея. Таким образом, для всех передовых людей становилось ясно, что правы Коперник и Бруно, что мнение о какой-то исключительной роли Земли в мироздании не выдерживает никакой критики.
Передовая наука, подтвердившая правоту Коперника, была страшна для церкви. Злоба римских церковников обрушилась на всех последователей Коперника, и в первую очередь на Галилея. Специальным указом римского папы книга Коперника была изъята, а пропаганда его учения запрещена. Но Галилей не только не подчинился этому запрещению, а, наоборот, продолжал разрабатывать учение Коперника.
Много лет Галилей работал над большим трудом «Диалог о двух главнейших системах мира, Птолемеевой и Коперниковой». В этой книге, которую с огромными трудностями ему удалось издать в 1632 г., он, обобщая свои открытия, убедительно показывал безусловную правильность учения Коперника и полную несостоятельность системы Птолемея. Изданием этой книги Галилей как бы заявлял всему миру, что ему не страшны угрозы церкви, что он полон решимости до конца бороться за торжество науки против суеверия и предрассудков.
В ответ на появление этой книги римская церковь привлекла Галилея к суду инквизиции. В расправе над великим ученым «святые отцы» церкви видели единственный путь для спасения своего авторитета, разрушаемого успехами науки.
Трудно представить себе что-либо более позорное, чем судилище, перед которым пришлось предстать Галилею. Его силой заставили отречься от учения, что Земля вращается.
История телескопа: от Галилея до наших дней
Телескоп «Швабе» не отличается от оригинала ничем, кроме улучшенного качества изображения. Интересно, что принципиальные схемы телескопов были открыты еще в XVII веке и применяются до сих пор. Об эволюции телескопов и первооткрывателях телескопостроения – в нашем материале.
У истоков астрономии
410 лет назад, в 1609 году, итальянец Галилео Галилей, впервые наблюдая через телескоп небесные тела, смог разглядеть кратеры на Луне, отдельные звезды Млечного Пути и спутники Юпитера. Свои наблюдения Галилей описал в книге «Звездный вестник», которая произвела фурор в научной среде. Этот момент считается одним из поворотных в становлении астрономии как науки о Вселенной.
Галилео Галилей демонстрирует свой телескоп в Венеции. Фреска Джузеппе Бертини
Первые зрительные трубы, изучая которые Галилей собрал свой телескоп, были изготовлены в 1607 году в Голландии. Но до этого еще в 1509 году Леонардо да Винчи в своих записях сделал чертежи простейшего линзового телескопа и предлагал смотреть через него на Луну.
Устройство первых телескопов было достаточно простым. В трубе на расстоянии располагались две линзы: объектив − выпуклая линза с фокусным расстоянием в 10, 20 или 30 дюймов и окуляр – вогнутая рассеивающая линза. Недостатками такого устройства являлись малое поле зрения и слабая яркость картинки.
В 1611 году немецкий ученый Иоганн Кеплер предлагает свою конструкцию телескопа – с двумя собирающими линзами. Эта схема давала перевернутое изображение, но зато оно было более ярким, и при этом значительно расширялось поле зрения. Первый телескоп по схеме Кеплера был сделан в 1613 году ученым-иезуитом Кристофом Шейнером. Он же впервые использовал для наведения телескопа две взаимно перпендикулярные оси, одна из которых стоит под прямым углом к плоскости экватора, что помогало компенсировать вращение Земли при наблюдениях.
Рефлектор Ньютона и другие телескопы
Первый телескоп, собранный Галилеем, имел трехкратное увеличение. Позже ему удалось добиться 32-кратного приближения. В дальнейшем ученые поняли, что увеличение фокусного расстояния улучшает качество изображения и помогает избежать аберраций, или искажений. Размеры телескопов при этом стали достигать 100 метров.
Одним из существенных искажений, которые мешали работе пионеров астрономии, был хроматизм, когда изображение становилось нечетким и у него появлялись яркие цветные контуры. Чтобы избавиться от хроматических аберраций, англичанин Исаак Ньютон, экспериментировавший в 1660-е годы с оптикой, решает заменить выпуклую линзу на сферическое зеркало. Для этого он добавляет в бронзу мышьяк и разрабатывает хорошо поддающийся шлифовке материал. Первый телескоп-рефлектор был построен Ньютоном в 1668 году. Длиной он был всего 15 см и диаметром 33 мм. Ученый смог добиться 40-кратного увеличения высокого качества. Новый телескоп настолько понравился королю, что Ньютон был избран членом Королевского общества.
Оригинальный телескоп-рефлектор Исаака Ньютона. Фото Лондонского королевского общества
В 1672 году француз Лоран Кассегрен предложил двухзеркальную схему, где первое зеркало было параболическим, а в качестве второго рефлектора выступал выпуклый гиперболоид, располагающийся перед фокусом первого. Первый подобный телескоп был сделан в 1732 году. Таким образом, уже в конце XVII века были разработаны все основные схемы телескопов, которые совершенствовались в последующие годы.
Время гигантов
В середине XIX века появились первые фотографии, выполненные с помощью телескопов. В 1860-е годы произошло важное событие в мире астрономии – англичанин Уильям Хаггинс впервые использовал вместе с телескопом спектроскоп. Ученый исследовал спектры излучения звезд и доказал различия между галактиками и туманностями.
Если во второй половине XIX века моду задавали телескопы-рефракторы, то в XX веке лидерами стали зеркальные рефлекторы. И сегодня в большинстве телескопов используются зеркальные схемы.
Большой телескоп азимутальный. Фото: Руслан Зимняков/Flickr
В 1917 году в Калифорнии был построен зеркальный телескоп Хукера диаметром 100 дюймов (2,54 м), с помощью которого Эдвин Хаббл делал свои открытия. В 1948-м там же был запущен телескоп Хейла диаметром 5,15 м. Он оставался самым крупным в мире до 1976 года, когда в СССР был открыт БТА (Большой телескоп азимутальный), установленный в Специальной астрофизической обсерватории на горе Семиродники около Нижнего Архыза. Это был первый телескоп с альт-азимутальной компьютеризованной монтировкой. Основные работы по телескопу выполняли предприятия, входящие сегодня в холдинг «Швабе»: Лыткаринский завод оптического стекла и Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова. По сей день зеркало БТА диаметром 605 см является самым большим по массе.
С каждым десятилетием сложность и размеры телескопов растут. Так, самый большой в мире телескоп с цельным зеркалом диаметром 10 м находится на Гавайских островах. На Канарских островах есть еще более крупный Большой Канарский телескоп диаметром 10,4 м. Но его первичное зеркало не является цельным − оно собрано из 36 зеркальных шестиугольных сегментов. Применение ячеистых зеркал стало новым шагом в развитии телескопов.
Реплика от «Швабе»
Сегодня ощутить себя астрономами далекого прошлого можно благодаря ученым из столицы Сибири. В 2008 году на Новосибирском приборостроительном заводе (НПЗ) холдинга «Швабе» воссоздали телескоп-рефлектор, созданный Исааком Ньютоном в 1668 году. Первые экземпляры устройства выпустили как памятные сувениры для гостей Новосибирска, приехавших посмотреть на полное солнечное затмение, так называемое русское. Но спрос оказался таким высоким, что телескопы продолжали выпускать по единичным заказам, а потом и вовсе решили запустить серийное производство – под названием ТАЛ-35.
Чертежи телескопа создавали практически с нуля – на основе архивной информации. Оптическая труба ТАЛ-35 состоит из двух частей: подвижной и основной. Монтировка (подвижная опора телескопа) представляет собой деревянный шар. В рефлекторе Ньютона зеркало повернуто к оптической оси под углом 45 градусов, поэтому наблюдение ведется не с торца телескопа, а в боковой части.
Реплика телескопа Ньютона. Фото: «Швабе»
Детали телескопа Ньютона изготавливают на тех же линиях, где серийно производят линейку известных в мире телескопов ТАЛ. Единственное отличие копии от исторического оригинала – это качество изображения. Если Ньютон использовал для отражения полированную бронзовую пластину, то реплику оснастили оптическим зеркалом, обработанным алюминием. Таким образом, несмотря на сувенирное назначение, эти телескопы можно использовать и для наблюдений.
Астрономия – одна из важнейших наук, формирующих мировоззрение. Несколько лет назад она вернулась в обязательную школьную программу старших классов. Выпускаются новые учебники, в ЕГЭ добавляются астрономические вопросы. Как отмечает генеральный директор НПЗ Василий Рассохин, в создании телескопа ТАЛ-35 новосибирцы руководствовались не только популярностью прибора как сувенира: «Мы уверены, что телескопы Ньютона станут первым шагом в большую науку для многих молодых людей».
События, связанные с этим
Крылья и винты: 80 лет Улан-Удэнскому авиазаводу
Завод имени Дегтярева: более 100 лет на страже Отечества
История телескопа: от Галилея до наших дней
Александр Нудельман – конструктор, вооруживший летчиков, танкистов и врачей
Галилео Галилей
Фото Все
Видео Все
Галилео Галилей борьба за небо
Жизнь Галилея. Часть 1
Галилео Галилей — биография
Галилео Галилей – великий итальянский астроном и учёный, который внёс огромной вклад в развитие науки своими выдающимися открытиями. Являлся активным приверженцем гелиоцентрической идеи мира, согласно которой Земля и остальные планеты совершают движения вокруг Солнца, что привело его к конфликту с католической церковью.
Детские и юношеские годы
Галилео Галилей родился 15 февраля 1564 года в городе Пиза (Италия). Его отец, Винченцо Галилей, имел происхождение от бедного аристократического рода, занимался игрой на лютне и писал труды по теории музыки. Винченцо Галилей состоял в сообществе Флорентийской камераты, участники которого хотели возродить древнегреческую трагедию. Итогом деятельности музыкантов, певцов и поэтов послужило к созданию на рубеже XVI-XVII столетий абсолютно нового стиля в опере. Его мать, Джулия Амманнати, занималась домашним хозяйством и воспитанием четырёх детей: Галилео, Вирджинии, Ливии и Микеланджело.
Когда мальчику исполнилось 8 лет, семья переехала во Флоренцию, где на тот момент времени процветала династия Медичи, которая была знаменита своим покровительством по отношению к музыкантам, поэтам, ученым и художникам.
В раннем возрасте Галилея отправили учиться в школу, функционирующую при монастыре бенедиктинцев Валломброза. С детства мальчик проявлял способность к изучению языков, рисованию и стремился к точным наукам. От собственного отца Галилео получил способность и талант к композиции, а также хороший музыкальный слух, однако по-настоящему его влекла к себе только научная деятельность.
Учёба
В возрасте 17 лет Галилео отправился в Пизу для того чтобы изучать медицину в университете. Кроме ключевых предметов и врачебной практики, юноша стал посещать всевозможные математические занятия. Галилео открыл для себя мир алгебры и геометрии, что существенным образом повлияло на его мировоззрение. За три года обучения в университете он детально изучил все работы древнегреческих учёных и мыслителей, а также познакомился с гелиоцентрической теорией, выдвинутой Коперником.
Портрет Галилея в юности
По окончанию трёхлетнего срока обучения в университете Галилео был вынужден вернуться во Флоренцию, так как средств на дальнейшее обучение у семьи просто не было. Руководство же университета не пошло на встречу талантливому и способному юноше, поэтому не позволило ему завершить курс и получить степень учёного. Однако к этому времени Галилео уже успел обзавестись влиятельным покровителем в лице маркиза Гвидобальдо дель Монте, который по-настоящему восхищался талантами и способностями молодого человека в изобретательной сфере. Аристократ же в свою очередь «замолвил слово» за подопечного перед герцогом Таскании Фердинандом I Медичи и обеспечил тем самым ему жалование при дворе правителя.
Работа
Маркиз дель Монте поспособствовал молодому талантливому ученому в получении преподавательского места в Болонском университете. Кроме лекций, Галилео вёл достаточно плодотворную научную деятельность, занимаясь решением задач по механике и математике. В 1589 году он возвратился в Пизанский университет только уже в роли преподавателя математики. В 1592 Галилео переезжает в город Падую.
Галилео Галилей «О движении»
Совмещая работу преподавателя в местном университете и проведение научных экспериментов, Галилео издает собственные книги «О движении» и «Механика», в которых он оспаривает аристотелевские идеи. В это же самое время случается одно из важнейших событий в жизни учёного – он изобретает телескоп, который предоставил возможность для наблюдения за жизнью небесных тел. Открытия, совершённые им с использованием нового прибора, были изложены в «Звёздном вестнике».
По приезде во Флоренцию в 1610 году, Галилео опубликовывает «Письма о солнечных пятнах», которое негативным образом было воспринято католической церковью: труды учёного католики назвали провокационными.
В 1611 году Галилео уезжает в Рим для того чтобы наглядным образом продемонстрировать Папе Павлу V изобретённый телескоп. Показ прибора Галилео провёл очень корректно и даже получил одобрение со стороны столичных астрономов, однако его просьба о вынесении окончательного решения по поводу гелиоцентрической системы мира определила его участь: паписты назвали его еретиком, а сам процесс обвинения был начат в 1615 году. В 1616 году понятие «гелиоцентризм» было признано Римской комиссией как ложное.
Философия
Ключевой постулат мировоззрения Галилео Галилея состоит в том, что мир признаётся объективным вне зависимости от его субъективного восприятия людьми: вселенная бесконечна и вечна и была инициирована божественным первотолчком, в космосе ничто не исчезает бесследным образом, изменяется только форма материи. В основе мира материального находится механическое движение частиц, при изучении которого можно познать законы вселенной. Согласно Галилею, природа является истинным предметом философии, изучая которую можно стать ближе к истине и первооснове всего сущего.
Галилео являлся приверженцем двух способов естествознания: экспериментального и дедуктивного. Используя первый метод, он мог доказывать гипотезы, а при помощи второго мог достигать полноты полученных знаний. В своих работах учёны в первую очередь опирался на учения Архимеда.
Астрономия
Созданный в 1609 году телескоп позволил Галилею начать наблюдать за небесными светилами. Со временем учёному перестало хватать трёхкратного увеличения прибора для проведения полноценных опытов, поэтому в скором времени он изобретает телескоп, который обладал способностью 32-кратного увеличения предметов.
Первым светилом, которое Галилео изучил при помощи нового изобретения, стала Луна. В результате своих наблюдений учёный обнаружил множество кратеров и гор, находящихся на её поверхности. Первое открытие подтверждало тот факт, что Земля по своим физическим свойствам ничем не отличается от иных небесных тел – в этом и заключалось первое опровержение утверждения Аристотеля о том, что между земной и небесной природой есть разница.
Второе ключевое открытие в астрономии заключалось в выявлении четырёх спутников Юпитера, что в последующем было доказано многочисленными космическими снимками. Этим заключением учёный оспорил умозаключения противников Коперника, которые придерживались мнения о том, что если Луна вращается вокруг Земли, то Земля в свою очередь не может совершать вращения вокруг Солнца.
Ко всему прочему, Галилео обнаружил солнечные пятна, за которыми он наблюдал в течение долгого времени. Подробно исследовав светило, он пришёл к выводу о том, что Солнце совершает вращения вокруг своей оси.
Наблюдая за Меркурием и Венерой, Галилео определил, что орбиты данных планет находятся к Солнцу ближе, чем орбита Земли. Кроме этого, он обнаружил у Сатурна кольца и даже описал планету Нептун. Ведя наблюдения в телескоп за звёздами Млечного пути, астроном убедился в их бесконечном и необъятном количестве. К сожалению, из-за несовершенства техники, он не смог довести до конца все свои открытия.
Опытным и эмпирическим путём учёный доказал, что Земля совершает вращения не только вокруг Солнца, но и вокруг собственной оси, что ещё больше укрепило его в правильности выдвинутой Коперником гипотезы.
Механика
По мнению Галилео Галилея, основой для физического процесса в природе выступает механическое движение. Вселенную он рассматривал с точки зрения сложного механизма, который состоит из простейших причин, поэтому механика стала для него в его научной деятельности краеугольным камнем. Галилео сделал большое количество открытий в механике, а также определил направления для последующих открытий в физике.
Галилей первым установил и доказал закон падения, подтвердив его при помощи эмпирического метода. Он также вывел физическую формулу для полёта тела, которое движется под углом к горизонтальной поверхности.
Галилео сформулировал закон инерции, ставший основополагающей аксиомой в механике. К ещё одному открытию учёного относится объяснение принципа относительности в классической механике, а также открытие и выведение формулы колебания маятников. Последнее исследования было положено в основу изобретения первых маятниковых часов.
Математика
В своих математических суждениях учёный был близок к идеям теории вероятности. Собственные проведённые исследования по этому поводу он изложил в своём сочинении «Рассуждения об игре в кости», опубликованном только спустя 76 лет после его смерти.
Галилео Галилей «Рассуждения об игре в кости»
Галилей стал автором известного парадокса в математике о натуральных числах и их квадратах, расчёты о которых он изложил в сочинении «Беседы о двух новых науках».
Разногласия с католической церковью
После 1616 года, который стал переломным периодом в научной биографии Галилея, учёный вынужден был уйти в тень. Он боялся открыто выражать свои идеи, поэтому единственной книгой, которая была выпущена им после объявления Коперника еретиком, послужило сочинение 1623 года, которое носило название «Пробирщик».
На картине Галилео Галилей перед инквизицией
После того, как в Ватикане произошла смена власти, Галилео воспрянул духом, считая, что новый Папа Урбан VIII положительным образом отнесётся к идеям Коперника в отличие от его предшественника. Однако в 1632 году, после появления в печати «Диалога о двух главнейших системах мира», инквизиция снова начала по отношению к учёному обвинительный процесс. История с выдвижением против него обвинений повторилась снова, только на этот раз для учёного всё закончилось намного плачевнее.
Личная жизнь
Находясь в Падуе, молодой учёный познакомился с подданной Венецианской республики Мариной Гамба, которая и стала его гражданской женой. У пары родилось трое детей – сын Винченцо и две дочери (Ливия и Вирджиния). По причине того, что дети были рождены не в венчанном браке, девушкам в дальнейшем пришлось пойти в монахини. В возрасте 55 лет Галилео смог узаконить лишь своего сына, поэтому тот сумел жениться и подарить отцу внука, который потом тоже стал монахом.
Галилео Галилей с семьей
После объявления инквизицией Галилея вне закона, он переехал на виллу в городе Арчетри, располагавшуюся недалеко от монастыря дочерей, поэтому достаточно часто он мог видеть свою любимую старшую дочь Вирджинию. Младшая же дочь, Ливия, не навещала своего отца, так как была больна.
Смерть
Из-за недолгого заточения в 1633 году Галилео Галилей совершил отречение от гелиоцентрической идеи и попал под бессрочный арест: его поместили под домашний арест в Арчетри, ограничив общение. Находился он там безвыездно вплоть до конца своей жизни: 8 января 1642 года Галилео Галилей скончался.
За 30-е годы в протестантской Голландии получилось издать последние труды учёного – «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки» и «Диалоги».
После смерти Галилея католики не разрешили захоронить его прах в склепе базилики Санта Кроче, о чём просил и чего желал сам учёный. Справедливость победила только в 1737 году и теперь могила Галилея располагается рядом с могилой Микеланджело. Ещё по прошествии 20 лет католическая церковь реабилитировала гелиоцентрическую идею, ошибка инквизиции же была признана лишь в 1992 году.