Τετάρτη, 28 Σεπτεμβρίου, 2022

Εισαγωγή στην Αστρονομία (4) – Μία πρώτη περιήγηση στο Σύμπαν

Μία πρώτη περιήγηση στο Σύμπαν

Αυτές τις άνοστες ημέρες καραντίνας ας ξεκινήσουμε μια περιήγηση στο Σύμπαν, όπως το έχει «αποκωδικοποιήσει» μέχρι σήμερα η Αστρονομία.

Ξεκινάμε από το σπίτι μας, τη Γη, έναν σχεδόν σφαιρικό πλανήτη διαμέτρου περίπου 13.000 χιλιομέτρων. Ένας διαστημικός ταξιδιώτης, αν υπάρχει, που έρχεται στο πλανητικό μας σύστημα θα μπορούσε εύκολα να διακρίνει τη Γη από τους άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος εξαιτίας της μεγάλης ποσότητας υγρού νερού που καλύπτει περίπου τα δύο τρίτα του φλοιού της. Εάν ο ταξιδιώτης είχε εξοπλισμό για να λαμβάνει ραδιοφωνικά ή τηλεοπτικά σήματα ή αν πλησίασε αρκετά κοντά για να δει τα φώτα των πόλεων μας τη νύχτα, σύντομα θα διαπίστωσε ότι αυτός ο υδατώδης πλανήτης έχει Ζωή.

Ο πλησιέστερος αστρονομικός γείτονάς μας είναι ο δορυφόρος της Γης, που συνήθως ονομάζεται Σελήνη. Το Σχήμα δείχνει τη Γη και τη Σελήνη να σχεδιάζονται σε κλίμακα στο ίδιο διάγραμμα. Παρατηρήστε πόσο μικρά πρέπει να αποτυπώσουμε αυτά τα σώματα ώστε να «χωρούν» στη σελίδα με τη σωστή κλίμακα. Η απόσταση της Σελήνης από τη Γη είναι κοντά 30 φορές η διάμετρος της Γης ή περίπου 384.000 χιλιόμετρα και χρειάζεται σχεδόν ένα μήνα για να περιστραφεί γύρω από τη Γη. Η διάμετρος της Σελήνης είναι 3.480 περίπου χιλιόμετρα, που αντιστοιχεί στο ένα τέταρτο του μεγέθους της Γης.

Το φως (ή τα ραδιοκύματα) χρειάζονται 1,25 δευτερόλεπτα για να ταξιδέψει από τη Γη στη Σελήνη ή αντίστροφα. Αν έχετε δει βίντεο από τις πτήσεις του Apollo προς τη Σελήνη, μπορεί να θυμάστε ότι υπήρχε καθυστέρηση περίπου 3 δευτερολέπτων μεταξύ του χρόνου που η «αίθουσα ελέγχου» έθεσε μια ερώτηση και του χρόνου που οι αστροναύτες απάντησαν. Αυτό δεν οφείλεται στο γεγονός ότι οι αστροναύτες σκέφτονταν αργά, απλώς χρειάστηκαν σχεδόν 3 δευτερόλεπτα από τα ραδιοκύματα για να κάνουν το ταξίδι τους μετ’ επιστροφής.

Η Γη περιστρέφεται γύρω από το αστέρι μας, τον Ήλιο, που απέχει περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα – απόσταση σχεδόν 400 φορές μεγαλύτερη από την απόσταση Γης – Σελήνης. Είπαμε ήδη ότι την μέση απόσταση Γης – Ήλιου 1 ονομάζουμε «Αστρονομική Μονάδα» (ΑΜ ή AU, Astronomical Unit) επειδή, τις πρώτες ημέρες της αστρονομίας, ήταν η πιο σημαντική πρότυπη μονάδα μέτρησης. Το φως χρειάζεται λίγο περισσότερο από 8 λεπτά για να ταξιδέψει 1 ΑΜ, πράγμα που σημαίνει ότι τα τελευταία νέα που λαμβάνουμε από τον Ήλιο είναι κατά πάντα 8 λεπτά «καθυστερημένα» σε σχέση με το «τώρα». Η διάμετρος του Ήλιου είναι περίπου 1,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Η Γη μπορεί να χωρέσει άνετα μέσα σε μια από τις μικρές εκρήξεις που συμβαίνουν στην επιφάνεια του αστεριού μας. Εάν ο Ήλιος μειωνόταν σε μέγεθος μπάλας του μπάσκετ, η Γη θα ήταν ένας μικρός σπόρος μήλου περίπου 30 μέτρα από την μπάλα.

Η Γη χρειάζεται 1 έτος (30.000.000 ή 3 × 107 δευτερόλεπτα) για να ολοκληρώσει μία περιφορά γύρω από τον Ήλιο. Προκειμένου να το πετύχει αυτό ταξιδεύει με 110.000 χιλιόμετρα την ώρα. Επειδή η βαρύτητα μας διατηρεί σταθερά στη Γη και δεν υπάρχει αντίσταση στην κίνηση της Γης, εξαιτίας του κενού του διαστήματος, συμμετέχουμε σε αυτό το εξαιρετικά γρήγορο ταξίδι, χωρίς να το αντιλαμβανόμαστε, καθημερινά.

Η Γη είναι μόνο ένας από τους οκτώ πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο. Αυτοί οι πλανήτες, μαζί με τα φεγγάρια και τα σμήνη τους από μικρότερα σώματα, όπως πλανήτες νάνους, αποτελούν το ηλιακό σύστημα. Ένας πλανήτης ορίζεται ως ένα σώμα σημαντικού μεγέθους που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι και δεν παράγει το δικό του φως. Λέμε ότι είναι ετερόφωτο ουράνιο σώμα. Ένα μεγάλο σώμα, που παράγει το δικό του φως, είναι αυτόφωτο και ονομάζεται αστέρι.

Μπορούμε να δούμε τους κοντινούς πλανήτες στον ουρανό μόνο και μόνο επειδή ανακλούν το φως του τοπικού μας αστεριού, του Ήλιου. Εάν οι πλανήτες ήταν πολύ πιο μακριά, η μικρή ποσότητα φωτός που ανακλούν δεν θα είναι ορατή σε εμάς. Οι πλανήτες που έχουμε ανακαλύψει μέχρι στιγμής, σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια, βρέθηκαν από την έλξη που ασκεί η βαρύτητα τους στα γονικά τους αστέρια ή από το φως που φιλτράρουν από τα αστέρια όταν περνούν μπροστά τους. Δεν μπορούμε να δούμε τους περισσότερους από αυτούς τους πλανήτες άμεσα, αν και τα τελευταία χρόνια κατορθώσαμε μερικοί να απεικονίζονται άμεσα.

Ο Ήλιος είναι το τοπικό μας αστέρι. Όλα τα άλλα αστέρια είναι επίσης τεράστιες μπάλες λαμπερού αερίου που παράγουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας από μία πυρηνική αντίδραση. Η φυσική διαδικασία που δίνει την ικανότητα στα αστέρια να λάμπουν ονομάζεται πυρηνική σύντηξη. Τα άλλα αστέρια φαίνονται αχνά αποκλειστικά και μόνο επειδή είναι πολύ μακριά. Αν συνεχίσουμε την αναλογία του μπάσκετ, ο Εγγύτατος του Κενταύρου (Proxima Centauri), το πλησιέστερο αστέρι πέρα ​​από τον Ήλιο, το οποίο απέχει 4,3 έτη φωτός, θα απέχει σχεδόν 7000 χιλιόμετρα από το γήπεδο του μπάσκετ.

Όταν κοιτάζετε έναν ουρανό γεμάτο αστέρια σε μια καθαρή νύχτα, όλα τα αστέρια που είναι ορατά στο απλό μάτι αποτελούν μέρος μιας μοναδικής συλλογής αστεριών που ονομάζουμε Γαλαξία Milky Way ή απλά «ο Γαλαξίας μας». Ο Ήλιος είναι ένα από τα εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια που απαρτίζουν τον Γαλαξία. Η έκτασή του συγκλονίζει την ανθρώπινη φαντασία. Μέσα σε μια σφαίρα 10 ετών φωτός σε ακτίνα με επίκεντρο τον Ήλιο, βρίσκουμε περίπου δέκα αστέρια. Μέσα σε μια σφαίρα 100 ετών φωτός σε ακτίνα, υπάρχουν περίπου 10.000 (10^4) αστέρια – πάρα πολλά για να μετρήσουμε ή να ονομάσουμε – αλλά έχουμε διασχίσει μόνο ένα μικρό μέρος του Γαλαξία μας. Μέσα σε μια σφαίρα 1000 ετών φωτός, βρίσκουμε περίπου δέκα εκατομμύρια (10^7) αστέρια. μέσα σε μια σφαίρα 100.000 ετών φωτός, περικλείεται τελικά ολόκληρος ο Γαλαξίας μας.

Ο Γαλαξίας μας, όπως και όλοι οι Γαλαξίες, είναι πρακτικά άδειος. Αν ένα αστέρι είναι ένα νόμισμα του ενός ευρώ στην Πλατεία Συντάγματος, το πιο κοντινό αστέρι θα είναι ένα άλλο πανομοιότυπο νόμισμα στην Πλατεία Αριστοτέλους στην Θεσσαλονίκη! Αν μη τι άλλο, δεν κινδυνεύουν από τα πρόστιμα του κ. Χαρδαλιά περί συνωστισμού!

Ο Γαλαξίας μας μοιάζει με έναν τεράστιο δίσκο με μια μικρή μπάλα στη μέση. Εάν μπορούσαμε να μετακινηθούμε έξω από αυτόν και να τον κοιτάξουμε από πάνω, πιθανότατα θα μοιάζει με τον γαλαξία του σχήματος, με τη σπειροειδή δομή του να περιγράφεται από το μπλε φως των καυτών εφήβων αστεριών.

Ο Ήλιος απέχει κάπως λιγότερο από 30.000 έτη φωτός από το κέντρο του Γαλαξία, σε μια τοποθεσία που δεν διακρίνεται για τίποτα το εξαιρετικό. Από τη θέση μας μέσα στον Γαλαξία μας, δεν μπορούμε να δούμε μέχρι το άκρο του (τουλάχιστον όχι με συνηθισμένο φως) επειδή ο χώρος μεταξύ των αστεριών δεν είναι εντελώς άδειος. Περιέχει μια αραιή κατανομή αερίου (ως επί το πλείστον το απλούστερο στοιχείο, υδρογόνο) σε συνδυασμό με μικροσκοπικά στερεά σωματίδια που ονομάζουμε «διαστρική σκόνη». Αυτό το αέριο και η σκόνη συγκεντρώνονται σε τεράστια σύννεφα σε πολλά μέρη του Γαλαξία, καθιστώντας την πρώτη ύλη για τις μελλοντικές γενιές των αστεριών. Το σχήμα 1.10 δείχνει μια εικόνα του δίσκου του Γαλαξία όπως φαίνεται από το πλεονεκτικό μας σημείο.

Συνήθως, το διαστρικό υλικό είναι τόσο υπερβολικά αραιό που ο χώρος μεταξύ των αστεριών είναι ένα πολύ καλύτερο κενό από οτιδήποτε μπορούμε να παράγουμε σε επίγεια εργαστήρια. Ωστόσο, η σκόνη στο διάστημα, που συσσωρεύεται πάνω από χιλιάδες έτη φωτός, μπορεί να εμποδίσει το φως πιο μακρινών αστεριών. Όπως τα μακρινά κτίρια που εξαφανίζονται από μάτια μας μια ημέρα με συννεφιά, οι πιο απομακρυσμένες περιοχές του Γαλαξία δεν μπορούν να φανούν πίσω από τα στρώματα της διαστρικής αιθαλομίχλης. Ευτυχώς, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι τα αστέρια και η πρώτη ύλη λάμπουν με διάφορες μορφές φωτός, τις ζώνες στο ΗλεκτροΜαγνητικό Φάσμα που αναφέραμε σε προηγούμενο άρθρο. Μερικές από αυτές τις μορφές φωτός διεισδύουν στην αιθαλομίχλη και να τις καταγράψουμε. Με τον τρόπο αυτό καταφέραμε να αναπτύξουμε έναν αρκετά καλό χάρτη του Γαλαξία.

Πρόσφατες παρατηρήσεις, ωστόσο, αποκάλυψαν ένα μάλλον εκπληκτικό και ενοχλητικό γεγονός. Από διάφορες έρευνες, έχουμε στοιχεία ότι μεγάλο μέρος του γαλαξία μας είναι κατασκευασμένο από υλικό που δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε άμεσα με τα όργανα μας. Ονομάζουμε αυτό το στοιχείο «σκοτεινή ύλη» του Γαλαξία. Γνωρίζουμε ότι η σκοτεινή ύλη είναι εκεί λόγω της βαρυτικής έλξης των αστεριών, αλλά από τι αποτελείται και πόση ποσότητα από αυτήν υπάρχει παραμένει ένα μυστήριο. Επιπλέον, αυτή η σκοτεινή ύλη δεν περιορίζεται στον Γαλαξία μας. Φαίνεται να είναι ένα σημαντικό μέρος και άλλων ομάδων αστεριών.

Παρεμπιπτόντως, όπως και ο Ήλιος, όλα τα αστέρια δεν ζουν μόνα τους. Πολλά «γεννιούνται» σε διπλά ή τριπλά συστήματα με δύο, τρία ή περισσότερα αστέρια που περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο. Επειδή τα αστέρια επηρεάζουν το ένα το άλλο σε τέτοιους σχηματισμούς, μάς επιτρέπουν να μετρήσουμε χαρακτηριστικά που δεν μπορούμε να διακρίνουμε από την παρατήρηση μεμονωμένων αστεριών. Σε πολλά μέρη, αρκετά αστέρια έχουν σχηματιστεί μαζί που τα αναγνωρίσαμε ως συστάδες αστεριών. Μερικές από τις μεγαλύτερες συστάδες αστεριών που έχουν καταγράψει οι αστρονόμοι περιέχουν εκατοντάδες χιλιάδες αστέρια και καταλαμβάνουν όγκους χώρου εκατοντάδων ετών φωτός.

Μπορεί να ακούσετε για αστέρια που αναφέρονται ως «αιώνια». Στην πραγματικότητα κανένα αστέρι δεν μπορεί να ζήσει για πάντα. Η «αποστολή» των αστεριών είναι να παράγουν ενέργεια και η παραγωγή ενέργειας απαιτεί κάποιο είδος καυσίμου προκειμένου να συντηρηθεί. Στο τέλος τα καύσιμα εξαντλούνται και τα αστέρια πεθαίνουν. Ωστόσο, αυτά τα νέα δεν πρέπει να προκαλούν πανικό.

Ο Ήλιος μας έχει ακόμη τουλάχιστον 5 – 5,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Ο Ήλιος λοιπόν, όπως και όλα τα αστέρια, θα πεθάνουν αλλά στο θάνατό τους αποκαλύπτονται μερικές από τις πιο ενδιαφέρουσες και σημαντικές διαδικασίες του σύμπαντος. Για παράδειγμα, τώρα γνωρίζουμε ότι πολλά από τα άτομα, που συνθέτουν το σώμα μας, δημιουργήθηκαν κάποτε μέσα σε αστέρια στην φάση του θανάτου τους. Αυτά τα αστέρια εξερράγησαν στο τέλος της ζωής τους, σκορπίζοντας το υλικό τους πίσω στη δεξαμενή του Γαλαξία. Υπό αυτήν την έννοια, όλοι μας είναι κυριολεκτικά κατασκευασμένοι από ανακυκλωμένη «αστερόσκονη».

ΠΡΟΣΦΑΤΑ ΑΡΘΡΑ

Εντοπίστηκε ο υπεύθυνος για τον αποδεκατισμό των υποψηφίων στην Αρχιτεκτονική Ξάνθης!

Τις προηγούμενες ημέρες το Υπουργείο Παιδείας, διά στόματος της (αν)αρμόδιας Υπουργού κας Ν. Κεραμέως, επανέλαβε σε όλους τους τόνους ότι «την Ελάχιστη Βάση Εισαγωγής...

Οι αλλαγές στις Πανελλαδικές από το 2022: «στο θολωμένο της μυαλό…»*

Οι Πανελλαδικές του 2021 θα μείνουν στην Ιστορία των Εισαγωγικών Εξετάσεων ως οι «εξετάσεις – λαιμητόμος». Προφανώς αναφέρομαι στην εφαρμογή της Ελάχιστης Βάσης Εισαγωγής...

Η ανεστραμμένη (ή αντεστραμμένη) τάξη, η κα Κεραμέως κι εμείς, οι Εκπαιδευτικοί.

Κι έτσι, μαζί με τον Νόμο 4823 της 3ης Αυγούστου 2021, γνωστό και ως «νόμο αξιολόγησης – καρμανιόλας των εκπαιδευτικών», μπήκε στην συζήτηση η...
- Advertisement -

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ

Τι είναι το χιόνι;

Τα σύννεφα αποτελούνται είτε από σταγόνες νερού είτε από παγοκρυστάλλους είτε και από τα δύο μαζί. Οι παγοκρύσταλλοι δημιουργούνται στα νέφη όταν οι σταγόνες νερού...

Ο «Δρ. Πυρηνική βόμβα»: Ρόμπερτ Οπενχάιμερ

Ο τραγικός σύγχρονος Προμηθέας που έδωσε στην ανθρωπότητα την πυρηνική φωτιά Όταν ο θεωρητικός φυσικός που πρωτοπόρησε στην κατασκευή της πυρηνικής βόμβας είδε με τα...

Η ψευδοεπιστήμη

Καθημερινά βομβαρδιζόμαστε με νέες έρευνες, αποτελέσματα και ανακαλύψεις, όχι μόνο για μακρινούς κόσμους και μυστηριώδη σωματίδια αλλά και σχετικά με την καθημερινότητά μας, τι...

Το μποζόνιο Χίγκς ή «το σωματίδιο του Θεού» ( ; )

Όλοι έχουμε ακούσει γι’ αυτό. Όχι, δεν αναφέρομαι στο «μποζόνιο Χιγκς» αλλά στο άλλο, στο «σωματίδιο του Θεού». Κάτι έχει πάρει το μάτι μας,...

Πώς δημιουργείται το ουράνιο τόξο;

Σε ποιον δεν αρέσουν τα ουράνια τόξα; Εμφανίζονται σχεδόν μαγικά από το πουθενά, είναι πολύχρωμα και βγαίνουν συνήθως μετά από βροχή, δημιουργώντας μια τρομερή...
error: Content is protected !!