POGLED V VESOLJE

Najbolj nerazumljivo pri vesolju je to, da je razumljivo. - Albert Einstein


ASTRONOMIJA

Že v prazgodovini se je človek oziral v nebo in astronomija je ena najstarejših znanosti. Njeno ime izvira iz stare grščine, v kateri astron pomeni zvezda, nomos pa zakon. Danes za začetke astronomije štejemo prve zapise o astronomskih opazovanjih, ki izvirajo iz leta 3000 pr. n. št. Vemo, da so astronomijo zagotovo poznali v starem Egiptu, Babiloniji in na Kitajskem. Opazovanje neba je bilo za stara ljudstva zelo pomembno, saj jim je omogočalo orientacijo v prostoru (npr. določili so smeri neba) in v času (ponavljanje nebesnih pojavov določa osnovne časovne enote: dan, mesec, leto). Nakopičeno znanje in praktične izkušnje so stara ljudstva prenašala iz roda v rod. Tako se je oblikovala osnova podatkov bodoče znanosti.


V februarski številki revije PIL v prilogi Vesela šola si izvedel veliko novega o astronomskih opazovanjih. V nadaljevanju učne poti pa odkrij še druge zanimivosti in ujemi še več znanja.





Nadaljuj

VSE DO DANES


Na podlagi astronomskih opazovanj iz prazgodovine so se vse do danes ohranile nekatere vednosti, ki jih imamo za povsem vsakdanje in se redko ali nikoli ne sprašujemo, od kod izvirajo. Babilonci in Sumerci so poznali pet planetov ter Sonce in Luno. Vsak od petih planetov je bil zanje bog, zato so vsakemu posvetili en dan. Sedem dni se je znova in znova pojavljalo in tako smo dobili sedemdnevni teden. Poleg tega so takratni astronomi število dni, v katerih Zemlja obkroži Sonce, zaokrožili in krog razdelili na 360 enakih delov. In od tedaj poznamo razdelitev kroga na 360°.


Nadaljuj

NAŠE OSONČJE


Naše Osončje leži v spiralni galaksiji, imenovani Rimska cesta oziroma kar Galaksija z veliko začetnico. Središče našega Osončja je Sonce. Naše Sonce je popolnoma običajna zvezda, okoli katere se giblje množica teles. Kaj vse sestavlja naše Osončje, si poglej v videu.





Če se vam posnetek samodejno ne prikaže, kliknite tukaj.


Nadaljuj

SONČEV SISTEM

Nekje na polovici poti med središčem in robom naše galaksije Rimske ceste leži Sončev sistem. Sončev sistem sestavlja zvezda Sonce in osem planetov z naravnimi sateliti ter množica drugih teles.
Seznam planetov našega Osončja sledi definiciji Mednarodne astronomske zveze (IAU) – planet je vsako nebesno telo, ki:
- kroži okoli zvezde (v našem primeru je to Sonce),
- je dovolj masivno, da ga lastna gravitacija oblikuje v kroglasto obliko,
- je dovolj masivno, da s svojo gravitacijo odstrani vsa druga (manjša) telesa v svoji orbiti in bližnji okolici.
Kako se je oblikoval vrstni red planetov? Bližje Soncu je v zgodnji fazi nastanka našega Osončja obstal le kamnit material, lažji plini pa niso zdržali vročine, ki jo je oddajalo Sonce. Zaradi tega imenujemo prve štiri planete Osončja zemeljski planeti ali tudi notranji planeti, to so Merkur, Venera, Zemlja in Mars.

V zunanjem delu mladega Osončja pa so se zadrževali drugi materiali, na primer led, tekočine raznih spojin in plini. Gravitacija jih je potegnila skupaj in tako ustvarila večje plinaste gmote, ki jim rečemo kar plinasti velikani ali zunanji planeti, to so Jupiter, Saturn, Uran in Neptun.

Morda še kje zasledimo informacijo, da je v našem Osončju tudi deveti planet Pluton. Da bi se izognili takšnim dilemam, velja dogovor, da upoštevamo definicijo planeta Mednarodne astronomske zveze. Vendar pa to ne pomeni, da Pluton ne obstaja. V Osončju najdemo poleg drugih nebesnih teles tudi pritlikave planete, kamor sodi tudi Pluton.

Pritlikavi planet je vsako nebesno telo, ki:
- kroži okrog zvezde,
- je dovolj masivno, da ga lastna gravitacija oblikuje v kroglasto obliko,
- ni dovolj masivno, da bi s svojo gravitacijo odstranilo vsa druga manjša telesa v svoji orbiti in bližnji okolici,
- ni naravni satelit.

GALAKSIJA

Vesolje je nastalo pred okoli 14 milijardami let. Sestavljajo ga planeti, naravni sateliti, zvezde, kometi, asteroidi, prah in medzvezdne snovi. Telesa v vesolju so združena v galaksije, galaksij pa je v vesolju ogromno. V posamezni galaksiji je na milijarde zvezd, ki so povezane zaradi gravitacije.

Naša galaksija se imenuje Rimska cesta, lahko pa zapišemo tudi le Galaksija z veliko začetnico. Rimska cesta je spiralna galaksija in je široka približno 100 tisoč svetlobnih let. Eno svetlobno leto predstavlja razdaljo, ki jo svetloba prepotuje v enem letu, to je okoli 9 460 000 000 kilometrov. Ogromno, kajne? Kar izračunaj in odčitaj rezultat! Zvezde v naši galaksiji so razporejene v vrtinčastem vzorcu s štirimi glavnimi deli oz. kraki, naše Osončje pa se nahaja v enem izmed njih na razdalji skoraj 30 tisoč svetlobnih let od središča. Danes je dobro znano, da ima skoraj vsaka zvezda svojo skupino planetov. Planetom, ki niso del našega Osončja in krožijo okrog drugih zvezd v vesolju, pravimo eksoplaneti (tudi zunajsončni planeti). Mnogi izmed njih se v velikosti, sestavi, atmosferi in drugih lastnostih precej razlikujejo od naših osmih planetov Osončja.

Rimska cesta je del lokalne soseske, ki se imenuje Krajevna skupina. Krajevna skupina je le ena od mnogih drugih gravitacijsko povezanih skupin galaksij v vesolju. Vse skupine galaksij se konstantno oddaljujejo druga od druge, zato se med njimi pojavlja vse več praznega prostora. To pomeni, da se vesolje eksponentno širi. Razumevanje delovanja samega vesolja v smislu dojemanja dejstva, da se vesolje neprestano širi, je vodilo tudi k dobro znani teoriji o nastanku vesolja – teoriji o velikem poku.

Če te zanima še več, ti priporočamo ogled videa z odličnimi pojasnili o dogajanju v vesolju. Do videa dostopaj s klikom na povezavo: Matic Smrekar - Ali je vesolje res tako črno?

Znanstveniki, ki se ukvarjajo s preučevanjem galaksij, so ugotovili, da zvezde v zunanjih krakih Rimske ceste okrog središča krožijo z enako hitrostjo kot tiste, ki so bližje središču. To pa ni povsem v skladu z Newtonovim zakonom gravitacije. Hm, ali zakoni fizike morda v vesolju delujejo drugače? Ni nujno in danes še vedno zagovarjamo, da zemeljska fizika velja tudi v vesolju. Po kompleksnih izračunih znanstveniki zdaj sklepajo, da v vesolju obstaja še nekaj poleg snovi, ki jih lahko »vidimo«, kot so zvezde, planeti in druga telesa. To snov so poimenovali »temna snov« in izračuni kažejo, da je te snovi petkrat več kot snovi, za katero že vemo, da obstaja.

TELESKOP

Daljnogled ali teleskop je ena najpomembnejših naprav za opazovanje v astronomiji. To je optični instrument, s katerim dobimo povečano sliko oddaljenih predmetov. Najpomembnejši sestavni del daljnogleda je objektiv. Daljnogledi, ki za objektiv uporabljajo lečo, se imenujejo refraktorji, tisti z zrcalom pa se imenujejo reflektorji.

Osnovna naloga teleskopa je zbiranje svetlobe oddaljenih in večinoma šibkih nebesnih teles. Večja je zbiralna površina teleskopa, več svetlobe zbere v eni točki, ki se imenuje fokus ali gorišče. Tako imenovana fokusna točka nam prikaže opazovani objekt, ki pa ga ne moremo videti s prostim očesom. Zaradi tega potrebujemo na koncu cevi teleskopa tako imenovani okular, ki nam objekt pokaže in ga tudi poveča.

Astronomske daljnoglede delimo v tri glavne skupine:
- lečni daljnogledi ali refraktorji
- zrcalni daljnogledi ali reflektorji
- kombinirani daljnogledi


Za enega od iznajditeljev lečnih teleskopov velja Galileo Galilej, načelo zrcalnega teleskopa pa je uvedel Isaac Newton leta 1668. Osnovno načelo vseh daljnogledov se od Galilea Galileja, prvega astronoma z daljnogledom, ni spremenilo. Vsak teleskop ima enako preprosto nalogo: zbiranje svetlobe.

Kljub napredni in dragi tehnologiji še vedno ni mogoče posneti slike s takšno ostrino, kot jo omogoča daljnogled, ki je zunaj Zemljinega ozračja. Izstreljen in vtirjen je bil leta 1990 ter je postal eden od najpomembnejših daljnogledov v zgodovini astronomije.

Astronomski observatorij

Observatorij oziroma astronomski observatorij je opazovalnica teles in pojavov v vesolju. V širšem smislu so observatoriji opazovalnice in raziskovalne ustanove naravnih pojavov. Opremljeni so s posebno zmogljivimi daljnogledi oziroma teleskopi. Navadno so zgrajeni na višjih samotnih točkah, daleč stran od osvetljenih območij.

Observatoriji imajo vrtljivo kupolo s primernim razporkom za premikanje daljnogledov v želeno lego. Za sprejemanje različnih drugih signalov iz vesolja imajo observatoriji vrtljive kovinske antene, ki so videti kot orjaške mrežaste sklede.

Eden najbolj znanih observatorijev je ameriški astronomski observatorij Kitt Peak. Slavo mu prinaša dejstvo, da je bil tu postavljen prvi teleskop, ki je iskal asteroide v okolici Zemlje ter računal verjetnosti njihovega vpliva na Zemljo. Na tem opazovalnem območju je doma več kot 20 ogromnih optičnih teleskopov in dva radijska teleskopa. Če vas bo pot zanesla v Arizono, potovanje načrtujte tako, da boste obiskali observatorij, saj so nekateri deli odprti tudi za javnost. Lahko izberete dnevno turo, kjer vam bodo razložili vse o zgodovini in nastanku, ali pa se podate na bolj drzno pustolovščino, kot je nočitev v observatoriju – a tam boste verjetno manj spali in več opazovali.

Tudi v Sloveniji obstaja nekaj observatorijev, kjer boste lahko izvedeli veliko zanimivega in se preizkusili v astronomskih opazovanjih. Če vas bo zanimanje vleklo še naprej, morda na študij astronomije, fizike, matematike, se boste lahko pridružili generacijam študentov, ki na Astronomsko geofizikalnem observatoriju na ljubljanskem Golovcu opravljajo opazovalne projekte in diplomske naloge. Observatorij je pedagoška ustanova Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani.

Zakaj pa potrebujemo tako velike teleskope? Čim večja je površina, s katero teleskop v gorišče zbira svetlobo, tem več zvezd, meglic in galaksij je mogoče videti na nebu. Z vsako podvojitvijo obsega teleskopa se njegova zmogljivost štirikrat poveča. Vedno večje teleskope tako izdelujejo, da bi razkrili skrivnosti, ki se skrivajo na nebu.

Edwin Powell Hubble

Izjemni prispevek k dognanjem v astronomiji je prispeval ameriški astronom Edwin Powell Hubble. Po njem so poimenovali vesoljski teleskop Hubble, ki že 30 let pošilja izjemne fotografije iz vesolja. Poglejte jih v tem videu.

Največja zasluga E. P. Hubbla je dokaz, da so zvezdne meglice, vključno s spiralnimi, samostojne galaksije. Uporabljal je Hookerjev zrcalni daljnogled na observatoriju na gori Wilson v Los Angelesu. Ta optični daljnogled mu je omogočil, da je lahko opazoval kratkoperiodične spremenljivke v Andromedini meglici in leta 1923 ugotovil, da so predaleč, da bi bile del naše Galaksije. Leta 1929 je prvi ugotovil, da so galaksije skupki zvezd, ki so oddaljeni več kot milijon svetlobnih let.
Hubble je razvrstil galaksije v razrede glede na njihovo obliko:

eliptične galaksije imajo elipsoidno obliko s precej pravilno porazdelitvijo zvezd;

lečaste galaksije imajo po vsej verjetnosti kolutasto zgradbo, iz katere v sredini izhaja kroglasta izboklina. Takšna galaksije nimajo spiralne zgradbe;

spiralne galaksije imajo središčno jedro in kolut s spiralnimi kraki;

spiralne galaksije s prečko imajo podobno spiralno zgradbo kot spiralne galaksije, vendar kraki ne izhajajo iz jedra, ampak iz »prečke«, ki poteka skozi jedro.

Obstajajo še nepravilne galaksije, ki nimajo razločne ali pravilne oblike in se ne vklapljajo v preprosto Hubblovo razvrstitev.

Ugotovil je povezavo med hitrostjo, s katero se galaksije odmikajo od nas, in njihovo oddaljenostjo. Odkritje, da se bolj oddaljene galaksije hitreje oddaljujejo od nas in da se vesolje širi, je imelo velik pomen za fizikalno kozmologijo.

Kozmologija izvira iz starogrških besed kosmos – red/razpored/svet in logos – beseda/ govor. Kozmologija je kot znanstvena veda del fizike in proučuje zgradbo in razvoj vesolja kot celote. Še posebej pa raziskuje njegov nastanek. Kozmologijo upoštevajo astronomija, filozofija in v laičnem smislu religije ter ljudska izročila. Kozmologija je bolj teoretična znanost, z eksperimentalnimi podatki pa jo dopolnjujeta astronomija in astrofizika.

Fizikalna kozmologija med drugim preučuje tudi nastanek vesolja, ki po današnjem vedenju izvira iz teorije, da se vesolje širi. Vesolje naj bi nastalo pred 15 do 14 milijardami let.

Poimenovanje zvezd

Med številnimi zvezdami v vesolju ima svoje lastno ime le nekaj sto zvezd in zato je bilo treba uvesti posebno vrsto oznake. Astronom Johan Bayer je že leta 1602 uvedel označevanje zvezd, kjer je vsaka posamezna zvezda določena samo z eno grško ali latinično črko, ki ji sledi latinsko ime pripadajočega ozvezdja v rodilniku. Na primer, Aldebaran v ozvezdju Bika ima originalno oznako α Tauri (krajše α Tau), kar Slovenci pišemo kot Alfa Bika. Bayer je uporabljal grške črke za svetlejše zvezde, sprva je grške črke abecede dodajal po kriteriju svetilnosti – najsvetlejše zvezde imajo spredaj alfo … Vendar pa ima grška abeceda le 24 črk, posamezno ozvezdje pa lahko vsebuje tudi 50 ali več zvezd, vidnih s prostim očesom. Ko je grških črk zmanjkalo, je Bayer uporabil latinične črke. S tem je pridobil novih 24 črk. S časom se je pokazalo, da je črk premalo, tako je leta 1712 John Flamsteed uvedel še številke po sistemu, da ima najzahodnejša zvezda številko 1.
Primerjava:
Bayerjevo poimenovanje.........Flamsteedovo poimenovanje..........Ime zvezde

α Ori...............................................58..................................................Betelgeuse
β Ori...............................................19..................................................Rigel
γ Ori................................................24.................................................Bellatrix

V zvezdnih katalogih bomo našli različne načine poimenovanja zvezd. Zvezdni katalog je seznam zvezd in njihove lege. V astronomiji ima ogromno zvezd le kataloške številke. Večina sodobnih katalogov je v elektronski obliki in je dostopna v Nasinem astronomskem podatkovnem središču. Pri astronomskih opazovanjih si danes lahko veliko pomagamo tudi z mobilnimi aplikacijami.

Po Bayerjevem poimenovanju pred latinskim imenom svetlejših zvezd stoji alfa. Najsvetlejša zvezda na Zemljinem nočnem nebu je Sirij (α CMa / α Canis Majoris / Alpha Canis Majoris). Sirij je že dolgo znan in že stari Egipčani so postavljali templje tako, da je Sirij svetil do notranjega oltarja. Naznanil je bližajočo se poplavo Nila, ki je prinesla rodovitno zemljo.
Sirij po 20. juliju vzhaja skupaj s Soncem, in ker je tako svetla zvezda, je bilo že v starem Rimu razširjeno prepričanje, da prispeva k segrevanju.