Чем между собой отличаются астрономия, астрофизика, космология? Какие ещё есть науки, затрагивающие сферу космоса, помимо уже изложенных?

Чтобы разобраться с тем, в чем же все-таки различие между этими терминами, следует представить их определения.

Итак, начнем с термина астрономия. Согласно определению (Кононович, Мороз Общий курс астрономии), астрономия - наука о Вселенной, изучающая расположение, движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и образованных ими систем.

Слово "астрономия" происходит от двух греческих слов "астрон" - звезда и "номос" - закон.

Что же такое - небесные тела? Это и Солнце, и звезды, планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, туманности, звездные системы и вещество, заполняющее пространство между звездами и планетами. То есть это ̶п̶р̶а̶к̶т̶и̶ч̶е̶с̶к̶и̶ все , что наполняет нашу Вселенную.

Далее, можем все это подытожить таким утверждением: данные о строении и развитии небесных тел, об их положении и движении в пространстве позволяют получить представление о Вселенной в целом. Круг замкнулся :)

Определение - это, конечно, здорово, но какие же основные задачи приходится решать в атрономии? Их тут три:

1) изучение видимых, а затем и истинных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы;

2) изучение строения небесных тел, исследование химического состава и физических свойств (плотность, температура, давление и т.п.) вещества в них;

3) решение проблемы происхождения и развития отдельных тел и образуемых ими систем.

Почему же мы так подробно разбираем определение термина астрономия? Так именно потому, что это важно для понимания, откуда все эти науки, связанные с Космосом, взялись.

Если пробежимся по основным задачам астрономии, то, не долго думая, можем сообразить, что первая задача решается путем длительных наблюдений. Причем, тут важны наблюдения, начатые еще в глубокой древности. Соответственно, получаем раздел астрономии, сосредоточенный непосредственно на наблюдениях - наблюдательная астрономия.

Так как астрономы не имеют возможности построить маленькое "Солнце" или запустить у себя в лаборатории мини "квазар", они лишены, по большей части, возможности экспериментальной проверки законов, описывающих небесные тела. Но! Огромное количество данных можно получить из наблюдений. Причем, проведение лабораторного эксперимента (когда вы можете проследить процесс от самого начала до его конца) по большей части компенсируется возможностью наблюдения за объектами (по физической структуре одинаковыми), находящимися на разных этапах своего развития. Так что первый раздел астрономии - наблюдательная астрономия - служит основным источником информации о небесных телах и является базовым разделом астрономии.

Непосредственно же изучением положения и движения небесных тел, а так же вращением Земли занимается астрометрия.

У астрометрии две важные цели:

1) установление систем небесных координат (аналогично земным широтам и долготам вводятся угловые координаты на небе);

2) получение параметров, характеризующих наиболее полно закономерности движения небесных тел и Земли (измеряются угловые положения небесных тел на небе, угловые скорости изменения положения небесных тел на небе и т.п.).

Затем уже приходит черед анализа астрометрических данных. И тут появляется небесная механика, изучающая движение небесных тел под действием тяготения.

Так же в рамках небесной механики разрабатываются методы определения орбит (траекторий) небесных тел на основании наблюдаемых положений на небе, рассчитываются эфемериды (предсказываются будущие координаты небесных тел), рассматривается движение и устойчивость систем естественных и искуственных небесных тел. Раздел небесной механики, связанный с определением орбит и рассчетом эфемерид, иногда называют теоретической астрономией (именно исходя из нессответсвия движения Урана рассчитанным эфемиридам, удалось открыть "на кончике пера" следующую планету Солнечной системы - Нептун).

Что же касается второй задачи, решение некоторых вопросов этого раздела стало возможным только немногим более ста лет назад, а к основным проблемам удалось подойти только в последние годы. Этими проблемами занимается астрофизика.

(На картинке выше не совсем вымысел художника. Это очень интересный объект - магнитар.)

Астрофизика изучает происхождение, строение, химический состав, физические свойства и эволюцию как отдельных небесных тел, так и их систем, вплоть до Вселенной в целом. Таким образом, предмет астрофизики необычайно разнообразен и обширен.

Итак, подведем промежуточный итог. Астрономия - это совокупность наук, связанных с изучением Вселенной. Астрометрия, небесная механика и астрофизика- это важнейшие разделы астрономии, тесно взаимосвязанные друг с другом. Но на этих разделах астрономия не исчерпывается. Как и влюбой области науки, по мере накопления знаний и опыта в астрономии появлялись все новые и новые более узкие дисциплины:

• солнечная астрономия - исследование самой близкой и доступной для наблюдений звезды Солнца (состав Солнца, структура, атмосфера и т.д.);
• звездная астрономия - исследование Галактики (это наш Млечный Путь) и других звездных систем (различные звездные скопления, ассоциации, кратные звезды и т.п.);
• галактическая астрономия - изучение Млечного Пути и всех компонент, которые в него входят (в том числе и форма Млечного Пути, распределение вещества (не только звезд!) и т.п.);
• внегалактическая астрономия - изучение объектов, находящихся за пределами нашей галактики (цефеиды, другие галактики, активные ядра галактик и т.д.);
• астрохимия - изучение распространенности химических элементов во вселенной, молекул и реакций с ними, взаимодействия молекул и электромагнитного излучения.

К тому же, сейчас начинают активно развиваться планетология и астробиология.

Итак, из основных задач астрономии мы разобрались с двумя. Осталась третья и последняя: происхождение и развитие небесных тел. И это самая сложная задача, поскольку имеющегося наблюдательного материала для ее решения пока еще далеко не достаточно, и наши знания в этой области астрономии ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез. Здесь можно выделить два основных раздела:

1) космогония - изучает происхождение и развитие небесных тел и их систем: звезд и звездных скоплений, галактик, туманностей, Солнечной системы, включая само Солнце, планет со спутниками, астероидов и комет. Такие загадки, как поятное вращение Венеры вокруг своей оси, формирование колец Сатурна, происхождение Луны - также предметы косомогонии;

(https://jila.colorado.edu/~pja/planet_migration.html - вы можете посмотреть тут разные симуляции формирования и миграции протопланет, а так же еще несколько интересных записей)

2) космология - изучает происхождение и эволюцию (эволюционный подход к изучению мира - важнешая особенность современной астрономии!) нашего мира, то есть физическую природу, строение и эволюцию Вселенной как целого.

В частности, она рассматривает наиболее общие свойства той области пространства, которая доступна прямым наблюдениям - Метагалактики.

Космология - это, наверное, самый трудный раздел астрономии. Поясним почему. Подобно другим областям астрономии, космология в первую очередь опирается на наблюдения. Однако проблема заключается в том, что вся Вселенная не может быть охвачена наблюдениями (на данный момент это принципиальная проблема!). Поэтому то, что известно о Метагалактике, приходится экстраполировать (распространять) на всю Вселенную, а также исходить из того, что к ней применимы известные из физики фундаментальные законы природы.

Прошу ознакомиться с очень красивой компьютерной симуляцией, представляющей историю Вселенной (да, вкачестве начальных данных использовалась картинка выше :) ) https://www.youtube.com/watch?v=4jXVDeUHMSA

В заключение хотелось бы сказать, что мы перечислили далеко не все разделы астрономии, так как количество областей, охваченных астрономией необычайно велико. Но основные направления представлены здесь в полном объеме. Касательно основного вопроса, то в кратце ответ звучит так: астрофизика и космология - лишь две грани астрономии, рассматривающие различные аспекты Космоса.

Надеюсь, данный ответ поможет вам понять, чем занимаются астрономы и как они пытаются познавать мир :)