Thiên văn học là gì? Thiên văn học nghiên cứu đối tượng nào? Nội dung nghiên cứu thiên văn học? Phương pháp nghiên cứu thiên văn học? Mối liên hệ của thiên văn với các môn khoa học khác?
Nhân loại từ lâu đã ngước nhìn lên bầu trời, tìm kiếm để đặt tên và sắp xếp chúng vào vũ trụ xung quanh chúng ta. Mặc dù sự chuyển động của các chòm sao – các hình mẫu gắn trên bầu trời đêm – là dễ dàng để theo dõi, thì các sự kiện vũ trụ khác như nhật thực, nguyệt thực, và chuyển động của các hành tinh cũng đã được sắp xếp và dự đoán.
Thiên văn học là gì
Thiên văn học là lĩnh vực nghiên cứu Mặt Trời, Mặt Trăng, các hành tinh, sao chổi, khí, bụi, các thiên hà, ngôi sao, và các đối tượng khác bên ngoài Trái Đất.
Theo định nghĩa của NASA thì “Thiên văn học là ngành khoa học nghiên cứu về các ngôi sao, các hành tinh, và không gian.”
Thiên văn học và chiêm tinh học có nhiều liên quan về mặt lịch sử, nhưng chiêm tinh học không phải là một ngành khoa học và được cho là không có gì liên quan đến thiên văn học cả.
Ta hiểu về thiên văn học như sau:
Thiên văn học được hiểu cơ bản chính là hoạt động nghiên cứu mặt trời, mặt trăng, các sao, các hành tinh, sao chổi, các thiên hà, chất khí, bụi và các vật thể và hiện tượng khác ngoài Trái đất.
Cũng có thể định nghĩa thiên văn học đơn giản là “nghiên cứu các sao, các hành tinh và không gian.” Thiên văn học và chiêm tinh học gắn liền với nhau về mặt lịch sử, nhưng chiêm tinh học không phải là khoa học và không còn được xem là có dính líu với thiên văn học.
Lịch sử thiên văn học
Xét về mặt lịch sử, Thiên văn học tập trung vào việc quan sát các vật thể trên bầu trời. Nó là anh em thân thiết với Vật lý thiên văn.
Nói ngắn gọn, Vật lý thiên văn nghiên cứu về mặt vật lý của thiên văn học và tập trung vào hành vi, tính chất và chuyển động cỏa các đối tượng trong vũ trụ.
Tuy nhiên, Thiên văn học hiện đại bao gồm nhiều yếu tố của chuyển động và tính chất của các vật thể này, và hai khái niệm này thường được sử dụng hoán đổi cho nhau.
Các nhà Thiên văn học hiện đại hoạt động trên hai nhánh: Lý thuyết và quan sát.
Thiên văn học quan sát tập trung vào các nghiên cứu trực tiếp các ngôi sao, hành tinh, thiên hà…
Thiên văn học lý thuyết tập trung xây dựng mô hình và phân tích cách mà các hệ thống phát triển.
Không giống như các lĩnh vực khoa học khác, các nhà Thiên văn học không thể quan sát một hệ thống từ lúc sinh ra đến lúc chết đi.
Cuộc đời của các ngôi sao, các thiên hà trải dài từ hàng triệu năm đến hàng tỷ năm, do đó các nhà thiên văn học phải nhờ cậy vào hình ảnh các vật thể ở nhiều giai đoạn khác nhau trong quá trình tiến hóa để xác định cách chúng hình thành, phát triển, và kết thúc.
Như vậy Thiên văn học lý thuyết và quan sát có xu hướng pha trộn lẫn nhau: các nhà thiên văn học lý thuyết sử dụng thông tin thực tế được thu thập để tạo ra các mô phỏng, trong khi các nhà thiên văn học quan sát sử dụng việc quan sát để xác nhận các mô hình – hoặc đề xuất các yêu cầu để tinh chỉnh chúng.
Thiên văn học bị chia thành nhiều lĩnh vực con, cho phép các nhà khoa học chuyên môn hóa trong các hiện tượng và đối tượng cụ thể.
Thiên văn học hành tinh: tập trung vào sự phát triển, tiến hóa và kết thúc của các hành tinh, trong khi các nhà thiên văn học Mặt Trời dành thời gian để phân tích một ngôi sao đơn lẻ – Mặt Trời của chúng ta.
Các nhà thiên văn học sao lại hướng đôi mắt của họ đến các vì sao, bao gồm cả lỗ đen, tinh vân, sao lùn trắng và siêu tân tinh tồn tại khi một ngôi sao chết đi.
Thiên văn học thiên hà chuyên nghiên cứu về các thiên hà, Dải Ngân Hà, trong khi các nhà thiên văn học ngoại thiên hà xem xét từ bên ngoài thiên hà để xác định cách những tập hợp sao này hình thành, thay đổi, và chết.
Các nhà vũ trụ học tập trung vào vũ trụ một cách bao quát nhất, từ sự hình thành dự dội của Vụ Nổ Lớn cho đến sự tiến hóa của nó hiện nay, tất cả các hướng phát triển của nó cho đến khi kết thúc.
Thiên văn học thường (không phải luôn luôn) rất cụ thể đối với những thứ quan sát được, trong khi vũ trụ học thường liên quan đến các tính chất ở quy môn lớn của vũ trụ, và những thứ bí ẩn, vô hình, và đôi khi là những thứ thuần lý thuyến như: Lý thuyết dây, vật chất tối và năng lượng tối, và khái niệm đa vũ trụ.
Nghiên cứu thiên văn học
Các nhà quan sát thiên văn học dựa vào các bước sóng khác nhau trong phổ điện từ (từ sóng radio cho đến ánh sáng nhìn thất và kể cả tia X hay tia Gamma) để nghiên cứu trải rộng các vật thể trong vũ trụ.
Những chiếc kính thiên văn đầu tiên tập trung vào nghiên cứu quang học đơn giản những thứ có thể nhìn thấy bằng mắt thường, và nhiều kính thiên văn vẫn tiếp tục nhiệm vụ đó ngày nay.
Nhưng khi sóng ánh sáng mang năng lượng mạnh hay yếu hơn, chúng di chuyển nhanh hay chậm hơn,thì việc sử dụng các loại kính thiên văn khác nhau là cần thiết để nghiên cứu ở các bước sóng khác nhau.
Bức xạ mang năng lượng mạnh hơn, với bước sóng ngắn hơn, xuất hiện ở các bước sóng cực tím, tia X, và tia gamma, trong khi các đối tượng mang năng lượng yếu hơn bức xạ bước sóng dài hơn ở hồng ngoại và radio.
Kỹ thuật đo sao, một trong những nhánh cổ nhất của thiên văn học, là đo đạc Mặt Trời, Mặt Trăng, và các hành tinh. Các tính toán chính xác của những chuyển động này cho phép các nhà thiên văn học ở các lĩnh vực khác xây dựng mô hình về sự hình thành và tiến hóa của các hành tinh và các ngôi sao, và để dự đoán các sự kiện như nhật thực, nguyệt thực, mưa sao băng, và sự xuất hiện của các sao chổi.
Những nhà thiên văn học đầu tiên chú ý đến các hình mẫu trên bầu trời và cố gắng sắp xếp chúng theo thứ tự để dễ theo dõi và dự đoán chuyển động của chúng.
Được biết đến là các chòm sao, những khuôn mẫu này giúp con người trong quá khứ đo lường các mùa. Sự chuyển động của các ngôi sao và các thiên thể khác được theo dõi khắp nơi trên thế giới, phổ biến nhất ở Trung Quốc, Ai Cập, Hy Lạp, Lưỡng Hà, Trung Mỹ và Ấn Độ.
Hình ảnh của một nhà thiên văn học là một tâm hồn cô độc với chiếc kính viễn vọng suốt đêm. Trong thực tế, phần khó khăn nhất của thiên văn học ngày nay được thực hiện với các đài quan sát bởi các kính thiên văn điều khiển từ xa bằng các máy tính – trên mặt đất và cả trong không gian – và với các nhà thiên văn học nghiên cứu dữ liệu và các hình ảnh tạo bởi máy tính.
Từ sự ra đời của nhiếp ảnh, và đặc biệt là nhiếp ảnh kỹ thuật số, các nhà thiên văn học đã cung cấp những hình ảnh tuyệt vời của không gian, không chỉ trong các công trình khoa học mà còn làm say mê công chúng.
Các nhà thiên văn học và các chương trình vũ trụ cũng góp phần vào việc nghiên cứu hành tinh của chúng ta, khi các nhiệm vụ chủ yếu là nhìn ra bên ngoài (hoặc du hành đến Mặt Trăng và xa hơn) và nhìn về và chụp những bức ảnh tuyệt vời của Trái Đất từ không gian.
Mối liên hệ của thiên văn với các môn khoa học khác:
Như các phân tích cụ thể bên trên, ta nhận thấy, thiên văn học có liên hệ với rất nhiều ngành khoa học. Thiên văn họ vốn là một môn khoa học xuất hiện rất sớm, ngay từ trong các nền văn minh cổ, thiên văn là nội dung chính của các cuộc đàm đạo của các nhà thông thái.
Sau này, khi khoa học đã có sự phân hóa rõ rệt, thiên văn là môn khoa học góp phần đắc lực nhất vào việc trả lời những câu hỏi lớn của triết học.
Mối quan hệ của thiên văn với vật lý là quá rõ ràng. Trong quá trình học thiên văn ta sẽ thấy rõ điều này. Các định luật vật lý được ứng dụng trong thiên văn, đem lại phương tiện để giải quyết những vấn đề của thiên văn. Nhưng đồng thời chính thiên văn thường dẫn đường và nêu ra những ý tưởng mới cho vật lý.
Công cụ tính toán của thiên văn chínhlà toán học, nhất là phần thiên văn tính toán. Rất nhiều chủ thể là những nhà thiên văn đồng thời là các nhà toán học.
Trước kia môn thiên văn cũng thường được dạy trong khoa toán. Trong quá trình tìm hiểu cấu tạo của các thiên thể ta không thể không biết đến hóa học.
Ngày nay trong thiên văn có riêng ngành hóa học thiên văn. Sinh vật học cũng tìm được cách lý giải rất nhiều vấn đề của mình nhờ thiên văn.
Đặc biệt trong sinh học, mối quan hệ Thiên – Địa – Nhân ngày càng được chú ý. Để nhằm mục đích có thể hiểu rõ bản chất nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống không thể không biết gì về thiên văn.
Đối với địa lý môn thiên văn chính là người anh em. Đối tượng nghiên cứu của địa lý tự nhiên là Trái đất, một thành viên của hệ Mặt trời.
Không thể hiểu rõ được Trái đất nếu không nắm được mối quan hệ của nó với các thành viên trong hệ nói riêng và trong toàn vũ trụ nói chung.
Ngay cả môn lịch sử, vốn là môn khoa học xã hội tưởng như xa lạ với thiên văn, nhưng để các chủ thể có thể xác định chính xác các sự kiện trong lịch sử phải biết cách tính thời gian trong thiên văn.
Nhiều công trình cổ của các nền văn minh lớn của loài người đều ghi lại các kiến thức thiên văn thời đó. Vũ trụ được đánh giá chính là một phòng thí nghiệm thiên nhiên vô cùng vĩ đại cho tất cả các ngành khoa học.
Chính thiên văn kích thích các ngành kỹ thuật khác phát triển theo. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu và giảng dạy thiên văn là rất rõ ràng.
Đó không chỉ là vấn đề học thuật, mà còn là vấn đề quan trọng để xây dựng nhân sinh quan, thế giới quan đúng đắn cho con người. Trên đây là chia sẻ của Rong Ba Group về thiên văn học là gì cảm ơn bạn đã quan tâm.
