КАК АСТРОНОМИЯ ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ. Астрономия в народном хозяйстве нашей страны
 КАК АСТРОНОМИЯ ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ. Астрономия в народном хозяйстве нашей страны
На протяжении всей истории человеческого общества астрономия была необходима человеку как наука практическая. Но особенно велико значение этой науки в народном хозяйстве в настоящее время.
Одна из основных задач практического применения астрономии — определение географических координат мест на поверхности Земли.
Не зная координат, нельзя составить географическую карту. Без знания координат ни один корабль не может плыть по намеченному курсу в открытом море. Чтобы правильно держать курс корабля, нужно периодически, как только позволяют метеорологические условия, определять широту и долготу места его нахождения.
Как можно, например, определить кратчайшее расстояние между Москвой и Якутском? Измерять его мерной лентой — задача невыполнимая. Определить это расстояние можно только астрономическим способом, причем для этого в первую очередь нужно получить из наблюдений координаты этих мест, т. е. широты и долготы Москвы и Якутска. 
Нельзя проложить правильно железнодорожную магистраль без определения координат ряда пунктов на пути этой магистрали. Трудно назвать мероприятие, связанное с планированием территории нашей страны, с размещением крупных энергетических и промышленных предприятий, с работами картографического характера, где не требовалось бы знание координат тех или других пунктов. На практике часто приходится определять направление относительно стран света,
например точки юга. Эта задача называется определением азимута земного предмета и решается астрономическими методами. Азимут необходимо определять при сооружении предприятий, научных и общественных учреждений (башни и павильоны обсерваторий, антенны радиостанций, стадионы). Азимутом пользуются при определении направления полетов межконтинентальных ракет и т. п. 
Однако координаты мест на земной поверхности не остаются строго постоянными, а непрерывно, правда в очень небольших пределах, изменяются. Происходит это явление оттого, что сама Земля в небольших пределах смещается относительно своей оси вращения, и поэтому последняя не занимает неизменного положения в теле Земли. Вследствие этого точки пересечения оси вращения Земли с ее поверхностью, т. е. географические полюсы, непрерывно перемещаются. Это перемещение полюсов Земли по ее поверхности невелико. Северный полюс движется против часовой стрелки по сложной спиралеобразной кривой, которая то закручивается, то раскручивается, не выходя из квадрата со сторонами 26 м.
Вследствие смещения полюсов смещается и экватор Земли, так как ось вращения перпендикулярна к плоскости экватора. Изменяется также и меридиан любого места наблюдения. Эти смещения вызывают изменение координат, т. е. широт и долгот. И как ни малы такие изменения, но их надо учитывать и исправлять координаты применительно к движению полюса.
Поправки координат местностей на Земле, учитывающие движение полюсов, получаются из наблюдений на многих обсерваториях земного шара, проводимых специальной организацией, которая называется Службой движения полюсов. Эти поправки необходимы не только астрономии, они нужны также геодезии, геофизике, картографии и другим наукам.
Хорошо известно, какое огромное значение во всей нашей деятельности имеет точное время. Определение его, хранение и передача — очень важная астрономическая задача. Без точного времени не могут нормально работать фабрики и заводы, государственные учреждения, учебные заведения, железнодорожный и водный транспорт, авиация и т. д. Для всех этих организаций и всего населения Советского Союза из Москвы ежечасно по московскому времени подаются широковещательные сигналы времени в виде шести коротких гудков; начало последнего гудка соответствует концу данного часа и началу следующего.
Для специальных научных учреждений, обсерваторий, ведущих астрономические наблюдения, штурманов кораблей, многочисленных географических, геодезических, геологических, гравиметрических и других экспедиций, работающих во всех районах нашей необъятной Родины, несколько раз в сутки подаются специальные сигналы еще более точного времени. Точное время определяется на астрономических обсерваториях путем наблюдения звезд с помощью точнейших современных астрономических инструментов.
Для того чтобы иметь точное время на каждый момент, существуют приборы — хранители времени, или, попросту говоря, высокоточные часы. Из наблюдений звезд и определяется полрака этих часов. И для определения координат мест на земной поверхности, т. е. широты и долготы, и для определения точного времени, и для решения целого ряда других задач, о которых пойдет речь ниже, нужно знать точные положения на небе Солнца, Луны, планет и многих звезд, т. е. знать их небесные координаты. Эти координаты вычисляются на основе многочисленных наблюдений на многих обсерваториях и приводятся в специальных списках или таблицах, которые называются астрономическими ежегодниками. 
В Советском Союзе заранее на каждый год издается Астрономический ежегодник СССР; в нем даются координаты Солнца, Луны, планет, многих звезд и приводится целый ряд других необходимых сведений.
Астрономическими расчетами определяется заранее время восходов и заходов Солнца. 21 марта и 23 сентября Солнце восходит в точке востока и заходит в точке запада. В северном полушарии Земли зимой Солнце восходит южнее точки востока, заходит южнее точки запада, а летом, наоборот, восходит севернее точки востока и заходит севернее точки запада. Восходы и заходы Луны приходятся на самые различные часы суток. Когда Луна в новолунии, она восходит и заходит примерно в одно время с Солнцем. В полнолуние Луна восходит во время захода Солнца, а заходит во время его восхода.
Вычисление времени восходов и заходов Солнца, а также вычисление продолжительности дня имеет большое практическое значение. Данные о продолжительности дня и сумерек для разных широт нужны при подсчете электроэнергии, необходимой для предприятий, уличного освещения и для других целей. Вероятно, редкий гражданин Советского Союза не пользуется данными отрывного календаря. В этом календаре на каждый день года, т. е. на каждом листке, приводится московское время восхода и захода Солнца для широты Москвы. Чтобы узнать, когда восходит или заходит Солнце в других местах, в данные календаря нужно ввести поправку на широту места и на местное декретное время. Как это делать, обычно описывается на первом листке календаря. В отрывном календаре указываются также продолжительность дня, восходы, заходы и фазы Луны.
Большое значение в народном хозяйстве имеют географические карты. Чтобы составить карту района, области или целого государства, нужно провести на данной местности целый комплекс астрономо-геодезических работ. Надо определить широты, долготы, азимуты целого ряда мест — так называемых опорных пунктов, равномерно расположенных на площади, с которой снимается карта (район, область, государство и т. д.), определить высоты опорных пунктов над уровнем моря. Без этого никакой карты сделать нельзя. Густота таких пунктов зависит от требуемой точности карты, от рельефа местности, с которой снимается карта, от количества населенных пунктов, характера почвенно-растительного покрова и др. Карты являются средством для изучения расположения природных богатств на данной территории, рационального использования их и проведения различного рода народнохозяйственных мероприятий. Они необходимы промышленности для всякого рода изысканий, для правильного размещения в стране заводов и фабрик. Они нужны сельскому хозяйству, транспорту и многим другим отраслям нашего многогранного народного хозяйства. В картах нуждаются армия, государственные учреждения, учебные заведения и т. д.
Немаловажное значение имеет предвычисление приливов и отливов.
Для обеспечения безопасности мореплавания, производства всевозможных строительных работ на побережьях, проведения различных исследований моря и для других целей нужно знать высоту прилива в данном месте на каждый час суток. Эта задача решается астрономическими способами.
Наша Земля окружена воздушной оболочкой — атмосферой. Мы живем в самом плотном, нижнем ее слое. Поэтому всестороннее изучение атмосферы Земли — очень важная жизненная задача. У поверхности Земли и на небольшой высоте химический состав, плотность, влажность и другие свойства атмосферы можно изучать непосредственно лабораторными способами. Но на большой высоте так изучать атмосферу нельзя. Здесь нас выручают влетающие в земную атмосферу метеоры.
Изучение метеоров дает возможность исследовать физические свойства верхних слоев земной атмосферы, определить направления и скорости воздушных течений. По данным наблюдений метеоров впервые было установлено, что атмосфера химически однородна и на высоте 80—110 км имеет тот же состав, что и на уровне моря. Определены были также на этих высотах скорости ветров и температуры. В последние годы в изучении верхних слоев атмосферы большую роль сыграли ракеты и искусственные спутники Земли.
Жизнь на Земле существует благодаря свету и теплу, получаемым от Солнца. Солнце — центральное тело нашей солнечной системы. Оно представляет собой раскаленный газовый самосветящийся шар, температура поверхности которого 6000°. При такой температуре все вещества, из которых состоит Солнце, могут быть только в газообразном состоянии.
Данные современной науки показывают, что Солнце в настоящее время находится в таком состоянии, в каком оно находилось сотни миллионов и даже миллиарды лет назад. Спрашивается: откуда же оно черпает то громадное количество энергии, которое излучает в виде тепла и света? Эта энергия вырабатывается в недрах Солнца, где при огромных давлениях и очень высоких температурах, достигающих 15—20 млн. градусов, ядра одних элементов преобразуются в ядра других, т. е. происходят так называемые термоядерные реакции. Подобные реакции происходят только между ядрами самых легких элементов, таких, как водород, гелий, литий и др. Эта догадка астрономов стимулировала и ускорила осуществление превращений элементов, использование атомной энергии и приблизила нас к осуществлению управляемых термоядерных реакций. Последние дадут в руки человека колоссальные источники энергии.
Влияние Солнца на Землю огромно. В результате воздействия Солнца возникают полярные сияния, магнитные бури, нарушается нормальная радиосвязь.
Все эти явления требуют детального изучения процессов, протекающих на Солнце и в его атмосфере, и выяснения их влияния на Землю и ее атмосферу.
В настоящее время приобретает особое значение вопрос о непосредственном использовании энергии Солнца в промышленности и сельском хозяйстве. Но Солнце обогревает земной шар неодинаково. Наиболее выгодны для использования солнечного тепла тропический и умеренный пояса, причем тропический пояс менее выгоден из-за частой облачности.
Есть разные способы использования энергии солнечных лучей.
Например, в южных районах Советского Союза имеются солнечные установки, дающие горячую воду и пар для консервных заводов, бань, кухонь и отопления зданий. В Ташкенте сооружена солнечная установка, состоящая из бетонного параболоида с поверхностью 80 м2. На этом параболоиде смонтирован ряд небольших посеребренных зеркал: отражаясь от них, солнечные лучи собираются в одно место (фокус) и нагревают котел, дающий пар, который используется в холодильной машине. Подобных установок сейчас много. Советские ученые работают над вопросами использования солнечной энергии в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, использования ее посредством фотохимических реакций и путем фотосинтеза, превращения солнечной энергии в электрическую.
Методы, разработанные в астрономии, с успехом применяются в других областях науки и практики. Зачастую чисто теоретические и астрономические исследования при дальнейшем их развитии приобретают важное практическое значение. Характерным примером этому может служить спектральный анализ. В 1666 г. Ньютон с помощью стеклянной призмы разложил белый солнечный свет на семь основных цветов, подобных радуге, или, как говорят, разложил его в спектр. Разве могла тогда прийти кому-нибудь в голову мысль, что через два-три столетия на основе этой цветной картинки будет создан обширный раздел новой, теперь уже технической, науки о природе — спектральный анализ.
Методы, применяемые астрономами для изучения химического состава Солнца и звезд посредством спектрального анализа, в настоящее время широко распространены в металлургии. При плавке различных металлов приходится добавлять в сплав десятки химических элементов, чтобы получить металл нужного качества. Поэтому при плавке высококачественных сталей и сплавов цветных металлов, при сортировке различных сплавов и даже готовых изделий широко применяются методы качественного и количественного спектрального анализа. Им пользуются медики при определении процента кислорода в крови больного, химики для определения состава полимеров и т. п.
Прекрасным примером, когда теоретические исследования приводят к важным практическим результатам, является открытие элемента гелия. В 1868 г. астрономы, наблюдая солнечный протуберанец, нашли в его спектре яркую желтую линию. Ее не было в спектрах ни одного известного в то время химического элемента. Солнечный газ, которому принадлежит эта желтая линия, был назван гелием, что означает «солнечный», так как Солнце по-гречески — «гелиос».
Спустя 25 лет этот «солнечный» газ был выделен химиками на Земле из минерала клевеита. Гелий — самый легкий газ после водорода. Он широко используется в науке и технике. Им наполняются дирижабли, лампы накаливания и радиолампы; кстати сказать, это он сверкает желтовато-розовым цветом в витринах магазинов. Гелий применяется в металлургии для продувания расплавленных металлов и ведения плавок. В настоящее время гелий добывается в основном из подземных газовых скоплений.
Велика роль астрономии в космонавтике. В изучении космоса немало ценного дали ракеты. Они поднимали на высоту в несколько сот километров различные научные приборы и подопытных животных. Еще больше дали полеты в космическое пространство наших славных космонавтов.
Теория космических полетов непосредственно вытекает из теории движения небесных тел. Пилоты будущих межпланетных кораблей будут пользоваться астрономическими способами ориентировки и расчета.
В недалеком будущем последуют полеты человека к Луне и ближайшим к Солнцу планетам — Марсу и Венере. Луна — ближайшее к Земле космическое тело, и нет сомнения, что на нее первую ступит нога человека. Для космонавта, а вероятнее всего — космонавтов, высадившихся на Луну, должна быть хорошо известна обстановка, в которой они окажутся. От этого во многом будут зависеть посадка на поверхность Луны, высадка из космического корабля, время пребывания на Луне и возвращение на Землю. Выяснение всех вопросов, связанных с физической природой на Луне и на планетах, — задача астрономов.
Многие другие вопросы, имеющие важное практическое значение, также решаются с помощью астрономии.
|
