«Кто ориентируется по звездам, тот не заблудится»

1. Компас и часы

Вынесенное в заглавие известное литературное изречение приписывается многим авторам: итальянскому ученому Леонардо да Винчи, французскому летчику и писателю Антуану де Сент-Экзюпери, русскому философу-поэту Алексею Васильевичу Кольцову (первая половина XIX в). В действительности эту фразу произносили и другие раньше, прежде чем она стала красивой метафорой, несущей в себе смысл духовного поиска человека.

 У каждого человека есть внутренний компас, который «зажигают» звезды ночного неба, чтобы не пропасть ему в «терниях» своего пути. Особенно выразительно эта фраза на французском: «Celuiquis'orienteauxetoilesneseperdpas», в созвучности удивительному произведению Антуана де Сент-Экзюпери «Маленький принц». Мальчик с астероида преданно следовал совету «зорко одно лишь сердце» и точно не потерялся бы в мировом пространстве. А что современные мальчишки и девчонки?

К сожалению, они не умеют ориентироваться, едва знают, что такое компас и самое удивительное, не видят больше циферблата с часовой стрелкой по кругу. Потому что современные часы – это электронная жидкокристаллическая панель с цифрами. Даже наручные часы по сути миниатюрный дисплей с арабскими цифрами, показывающими время, например, начало уроков, «8:00». Но где как не на уроках изучать эти важные вопросы, получать первопринципные знания о пространстве и времени?

На уроках природоведения, еще во втором классе, школьники знакомятся с частями света, с компасом и часами, а также с абстрактными понятиями пространства и времени. Но уже к средним классам эти знания забываются, потому что мало где применяются, если, конечно, ребенок не бегает в секцию спортивного ориентирования или в астрономический кружок. То есть, в школе до 11 класса, пока в учебном расписании не появится предмет Астрономия, получать навыки в решении навигационных задач и определения времени практически негде. Наверно можно было бы «растащить» эти необходимые вопросы по разным предметам школьной программы.

2. Астрономия в других школьных предметах

2.1 Геометрия. Почему бы на геометрии решать не абстрактные треугольники, а используемые для объяснения лунных фаз или солнечных и лунных затмений. Геометрия этих явлений – разная и постоянно путается в восприятии даже взрослого человека. Построение «небесных треугольников» прояснит понимание механизма затмений, планетных конфигураций, задачи определения радиуса Земли, расстояний до Луны и Солнца – все это можно решать без знания тригонометрии, используя признаки подобия треугольников, как собственно и делали древние греки.

2.2 История. На уроках истории, рассказывая об общественно-экономических формациях, подчеркивать прямую связь между уровнем научно-технической базы государства и его могуществом. Ведь предмет истории не сводится к изучению только государственного строя, гораздо важнее показать эволюцию культуры и науки. Как наука из эмпирической, основанной на повседневном опыте, постепенно становилась фундаментальной, обеспечивая рост экономики, развитие ремесел и торговли. На основе научных открытий создаются новые технологии, которые укрепляют материально-техническую базу государства, его мощь. Кстати, было бы интересно и оригинально подметить, какой тип часов использовался в ту или иную эпоху: солнечные, лунные, клепсидра, песочные, механические, электронные и т.д. Часы – это «лакмусовая бумажка» культуры государства, как собственно и календари. Вот, где последует глубокий экскурс в астрономию, ведь для составления календаря нужны долговременные систематические наблюдения за звездами, Луной и Солнцем. Так что это отдельная большая тема, которую можно органично встраивать в уроки по истории.

2.3 Математика. Сколько можно подобрать задачек на пропорции для изучения периодичности событий, как например, появление лунного серпа, затмений, позволяющая объяснить, почему лунных затмений столько же, сколько и солнечных. Вычисление периодичности пространственных конфигураций для внутренних и внешних планет, периодичности появления комет – все это основано на составлении пропорций. Особенно важно ввести в школьный курс уравнение времени, рассказать об «истинном» и «среднем» Солнце. Это бы заинтриговало учеников. В современном преподавании вовсю используется идея междисициплинарных подходов. Например, в математике и геометрии одна и та же задача может быть решена разными способами: через уравнения и графическим путем. Здесь, как пример, можно вместе с уравнением времени рассмотреть задачу фиксирования положения Солнца в течение года, наблюдаемого из одной и той же точки пространства (из форточки своей квартиры, к примеру ) и всегда в одно и то же время (после уроков). Отмечая положения Солнца в течение года на одном графике, школьники познакомятся с новым типом кривой – аналеммой – показывающей видимый с одной и той же точки наблюдения путь Солнца на небосводе. Наряду с эклиптикой это будет настоящим открытием для ученика.

2.4 Литература. На занятиях по литературе также можно обращаться к астрономии. Изучаете поэзию – посчитайте, сколько раз Луна встречается в стихотворениях разных поэтов, как она описывается, в какое время года, какой у нее цвет, фаза, размер (на горизонте она или в зените!?). У Пушкина философы обсуждают принцип относительности Галилея – «Движения нет…». Лермонтов видит нашу планету в космосе как бы со стороны, передавая через стихотворение глубокое чувство космизма «… В небесах торжественно и чудно. Спит Земля в сиянье голубом…». Катаев в романе «Белеет парус одинокий» в сцене лекции по астрономии, которую папа Пети Бачей читает для революционеров-матросов на берегу моря, рисует картину бесконечности Вселенной: звезды отражаются в зеркальной поверхности спокойного моря, и лектор оказывается на границе двух звездных полусфер – небесной и морской. Понятно, что специально не надо выискивать в произведениях «что-то астрономическое», но тема «космизма» в литературе занимает столь важное место, что иногда просто невозможно пройти мимо удивительных литературных находок, и обсудить их с учащимися с разных точек зрения: художественно-литературной, научной, философской, общечеловеческой.

2.5 География. Вот где безграничный простор для астрономических фактов. Касаясь темы «Эпоха великих географических открытий», не преминуть рассказать о приборах, которые позволили совершать далекие мореплавания – морской секстант, хронограф и, конечно, компас. Здесь сразу же возникнут подробности о звездах, по которым конкретно ориентировались моряки, используя морской секстант. Этот прибор не дает «напрямую» точное положение в пространстве, но позволяет его вычислить путем измерения высоты светила над горизонтом, а потом, зная склонение светила, найти широту местности. Не успел капитан Гуль обучить морскому секстанту пятнадцатилетнего юнгу Дика, и стал он легкой «добычей» для коварного кока Негоро, подстроившего так, что корабль попал не в Боливию, а в Африку.

Как долго решалась задача определения долготы на море без базовых часов. Сколько кораблей терпело крушений из-за неправильного расчета долготы! Одним из важнейших навигационных инструментов – компас, который можно использовать в качестве циферблата часов. Тема компаса прекрасно дополнит изучение географических полюсов, которые не совпадают с магнитными. Почему? Это будет хорошей дискуссией на уроке и стимулом для самостоятельного дополнительного разбора материала. Интересно также сопоставление карты мира и карты неба, как они «эволюционировали» во времени? Какая карта быстрее менялась и почему? Как космическая съемка помогает открывать новые континенты. Тема календарного исчисления времени, линии перемены дат, географических координат очень тесно переплетается с практической астрономией, в которой также используются понятия астрономической широты, горизонтальной и экваториальной системы небесных координат, феномена белых ночей. Кстати, на литературе поэзия белых ночей будет уместна. А как рассказать про приливы и отливы, не объясняя причины, скрытые в механизме лунно-солнечной приливной гравитации?

2.6 Физика. Предмет физики, наверное, самый богатый на примеры задач по астрономии. В «Механике» предлагаются задачки по гравитации с применением законов Ньютона и Кеплера для расчета движения планет и космических аппаратов, ракет и спутников. В «Оптике» даются законы распространения света (преломление, отражение, дифракция, дисперсия), показывается, как строится изображение в подзорных трубах и телескопах (линзовых и зеркальных). Изучая основы электродинамики, в частности, электромагнитные свойства света, школьники знакомятся с понятием спектра. Это «мостик» на всеволновую астрономию, с которого удобно делать экскурсы в радиофизику и радиоастрономию, в физику теплоты (инфракрасное излучение), в физику строения атомного ядра (ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма излучение). Здесь важно познакомить с понятием многоканальной астрономии и подчеркнуть, что электромагнитное излучение – это всего лишь один из четырех каналов приема информации помимо гравитационного, нейтринного и космических лучей.

Рассказывая о методах спектрального анализа, можно начать с экспериментов по поглощению солнечного излучения парами газов, по результатам которых впервые было произведено отождествление химических элементов на Солнце – космического объекта, до которого не дотянуться! Затем, эти же эксперименты были повторены с Луной и звездами для изучения их химического состава. Таким образом, методы спектрального анализа дали новое направление в физике – астрофизика, а потому уместно будет привести пример со спектральной классификацией звезд (Один Бритый Американец Финики Жевал Как Морковь). Природа электромагнитного и ядерного взаимодействия управляется законами микромира, на уровне атомных процессов и реакций элементарных частиц. И здесь очень важна иллюстрация связи микро- и макромира на примере звезд – гигантских космических газовых «шаров», светящихся за счет термоядерных реакций, протекающих в экстремальных условиях в масштабах ядра атома. Полярные сияния, серебристые облака, солнечный ветер – лишь часть примеров электромагнитной природы, непосредственно связанные с астрономией. Далеко ушел прогресс в изучении планет и спутников нашей Солнечной Системы и за ее пределами. Накоплен бесценный материал для сравнительного анализа физики и химии планет.

2.7 Химия. Звезды в процессе своей эволюции производят «всю таблицу Менделеева». А, значит, на уроках химии снова можно поговорить об астрономии, и это не будет искусственным включением. Первый химический элемент таблицы Менделеева, водород, самый распространенный во Вселенной, термоядерное горение которого объясняет, почему звезды светятся. Второй элемент таблицы был обнаружен в хромосфере Солнца во время полного его затмения и позднее назван в честь него – гелий. Рассказывая о периодическом законе химических элементов, свойства которых зависят от их атомного веса, снова можно подчеркнуть, что у каждого химического элемента свой спектр излучения, с которым можно отождествить спектр любого космического объекта для установления его химического состава, а значит свойств. На уроках химии будет безусловно интересно узнать о реакции бромистого серебра и света, открытие которой положило начало фотографии. Между прочим, Луна, а затем и Солнце стали первыми неземными объектами для фотографирования, занявшего роль одного из самых эффективных методов изучения Вселенной и получившего название – астрофотография.

Анализ химических элементов, пород, минералов, состава атмосферных газов или отсутствие их на планетах и экзопланетах, показывает, как тесно переплетены науки физика, химия, геология, астрономия для получения комплексного представления о планетообразовании в Солнечной Системе и за ее пределами. Сегодня разработаны методы поиска планет с условиями, похожими на Землю. Анализ таких биомаркеров позволил выделить уже несколько десятков потенциально пригодных для жизни планет. Но это уже тема астробиологии, в основе которой – биология, зоология, ботаника.

2.8 Биология. Идеи эволюционной картины мира первоначально зародились в астрономии. Еще Иммануил Кант (1755) рассуждал, что пространство, которое сейчас занимает Солнечная Система, раньше могло быть заполнено частичками пыли. Позже эти идеи независимо были воспроизведены в трудах Пьера Лапласа (1796) уже с математическим описанием космогонической гипотезы происхождения Солнца и планет. В первой трети XIX века концепция эволюции перекочевала в геологию: медленно меняющиеся ландшафты планеты, геологические циклы впервые были аргументированно изложены Чарльзом Лайеллом в его труде «Основы геологии» (1830), который оказал неизгладимое впечатление на молодого Чарльза Дарвина, развившего в будущем эволюционную концепцию в биологии. Его теория о «Происхождении видов» произвела настоящую «революцию в умах» и стала достоянием будущих поколений.

Современная биология уверенно вышла в космос: выращивание растений на орбитальной станции, разработка замкнутых систем жизнеобеспечения на основе биологического круговорота, что актуально для программы дальних полетов, изучение поведения насекомых и животных в условиях космической радиации, опыты с гибернацией (опять же для дальних полетов), исследование влияния невесомости на иммунную систему космонавтов и много-много другого (сотни экспериментов!) Может ли существовать жизнь в облаках Венеры, уже ставшим классикой, вопрос «есть ли жизнь на Марсе?», а в океане Европы (спутнике Юпитера), да даже на Луне – вот, где раздолье для синтеза фантазии и научного мышления у школьников и, между прочим, преподавателей. А что же в итоге?

Астрономия в незапамятные времена дала толчок для появления новых наук: геометрии, физики, арифметики, географии. А сегодня, эти предметы могут воздать должное своей прародительнице и впустить ее в свой предметный «теремок».

3. Анкета вместо заключения