Kosár
kosár tartalma: 0 Ft értékben 0 termék
Budapesti Távcső Centrum

Csillagászati témavázlat tanárok részére

Ez a cikk tanárok számára készült, ám hasznonnal forgathatja mindenki, aki a csillagászat iránt érdeklődik.

Végre lehet hosszabb terjedelemben csillagászati ismereteket terjeszteni az általános- és a középiskolában! Az OFI által kiadott könyvek nagy terjedelmet szentelnek a legősibb tudománynak. Csillagászként, és tanárként abban szeretnék segíteni, hogy a megtartott órák mindenki számára – tanár és diák – maradandó élménnyel szolgáljon.

A csillagászat kapcsán – kísérleteket bemutatni – kevés kivételtől eltekintve nem lehet. Az asztronómia alapja a hosszú ideig tartó megfigyelés, azok értékelése. Ezért sok-sok célirányosan feltalált eszközt használ. Pl. távcső, színképelemző készülék (spektroszkóp). Ezeket az eszközök elérhetők a Budapesti Távcsőcentrum segítségével (www.tavcso.hu). Mindegyik műszer egyszeri beruházás. Egy távcsővel vagy a színképelemző készülékkel végzett személyes megfigyelések egy életre szóló, maradandó élményt adnak mindenki számára.

Minden más pedig a virtuális valóság területén található. (Nagy különbség van a kolbász ízlelgetése és a róla készült fénykép között!)

A világháló sok-sok felvételt és szakanyagot tartalmaz, amely csillagászati témájú, csakhogy a nem hozzáértők eltévednek az információk tengerében. Ezért egy külön mellékletben felsorolom a korrekt helyeket, és irodalomjegyzéket is mellékelek.

A tanórák keretében gyönyörű képeket és filmeket lehet vetíteni. 2009 a csillagászat nemzetközi éve volt. Így jelenhetett meg az Eye on the Sky filmsorozat, amely a Youtube-on elérhető. Magyarul: Égre néző szemek (szinkronos) címen találjuk meg. A sorozat néhány perces filmekből áll, amelyek látványos – valódi – képsorokkal rendelkeznek. A sokféle témát feldolgozó részekhez szükség van szakmai magyarázatra is.

Természetesen sok előzetes ismeretre is szükség van. Az elektromágneses hullámok, a színképek fajtái és magyarázata, atomfizikai alapismeretek. Saját tapasztalatom alapján egy nyolcadikos diák is megérti ezeket az ismereteket, sőt, élvezi.

A MI MICSODA könyvsorozat sok olyan kötetet tartalmaz, amely a csillagászathoz kapcsolódik. Az ezekben meglévő ismeretek megbízhatóak, mivel lektorálták a németből magyarra fordított szöveget. (A sok színes, szagos lektorálatlan könyveket el kell felejteni, azok „színvonala” meglehetősen lent helyezkedik el.)

A hazai csillagászati ismeretterjesztés alapkönyvei a múltban születtek. Elsősorban Dr. Kulin György, Ponori T. Aurél és Dr. Marik Miklós munkái. Ezek már csak az antikváriumokban hozzáférhető alapismereti munkák. Kulin: A távcső világa, Kulin: Az ember kozmikus lény, Marik-Ponori: Modern csillagászati világkép. (Mindegyikőjük kiváló ismeretterjesztő volt, és művészi módon értettek ahhoz, hogy hétköznapivá tegyék a csillagászati ismereteket. (Bizonyára a könyvtárak még őriznek belőlük példányokat.)


 

Az általam javasolt témakörök

1.: A csillagos égbolt látványa, a csillagképek kialakulása, a hozzájuk fűződő mítoszok és legendák. A bolygók, mint istenségek. A különböző naptárak kialakulása a Hold és a Nap járása alapján. Stonehenge jelentősége. A hét kialakulása, a hét napjainak elnevezése. A csillagos ég virtuális látványát a stellarium program adja, melynek segítségével a földrajzi hely és a megfelelő időpont is beállítható. Sok más funkciója is van (www.stellarium.org/hu). Hagyományos csillagtérképek közül pedig a legpraktikusabb a forgatható csillagtérkép, a planiszféra, melyhez hozzá lehet jutni. Ezt mindig ki lehet vinni az égbolt alá.

A nap- és a holdfogyatkozások bemutatása és magyarázata.

A nap csillagászati képe című hely már több, mint 20 éves múltra tekint vissza. Ez az APOD (apod.nasa.gov) Itt szebbnél-szebb képeket és kisfilmeket találhatunk mindazokról, amiket már említettem, és az alábbi témákról is. Az archívumban érdemes kutakodni. Némi angol szakmai nyelvtudás szükséges hozzá. Több órát tervezhetünk úgy, hogy néhány célzott képsort vagy kisfilmet választunk ki a mondanivalónkhoz.

A Tejútról készült kép (Babak Tafreshi felvétele, APOD)

 

2.: Az ókori világkép. A csillagászatban is azt szokták mondani: Már az ókori görögök is…

Nagyon sokat tettek a csillagászati ismeretek gyarapodásáért. Eratoszthenész felismerte és megmérte a Föld kerületét! A nap- és holdfogyatkozások időpontjainak kiszámítását is nekik köszönhetjük. A bolygók mozgásának értelmezését is ők kezdték el. Mivel azt látták, hogy a bolygók hurokvonalakat írnak le az égi háttér előtt, ezért az epiciklus és deferens (két körön végzett együttes mozgású pont) segítségével próbálták a bolygók pályáit leírni. Ez egy bonyolult geometriai feladat volt. De, mint tudjuk, ők a geometriában meghatározó szerepet töltöttek be. A szemléletük szerint a kör és a gömb volt a két ideális alakzat. Ezért a Földnek gömbnek kellet lennie, a bolygóknak pedig az összetett körök szerint kellet mozogniuk. Eudoxosz úgy gondolta, hogy a bolygók kristályszférákon végzik mozgásukat, és egy bonyolult rendszert alakított ki. (Mindezekről szemléletesen és közérthető módon írt D. Menzel: A csillagászat című könyvében, melynek belső borítóján egyszerű, ámde nagyszerű csillagtérkép van.) Arisztarkhosz Számoszi) geometriai módszerrel kimutatta, hogy a Nap nagyobb, mint a Hold és a Föld. Hipparkhosz pedig a szabad szemmel látható csillagok (távcső akkor még nem volt) pozícióját rögzítette. (D. Menzel: Csillagászat című könyve ezt is példaértékűen mutatja be.)

A századokon át felhalmozott ismereteket Klaudiosz Ptolemaiosz foglalta össze az I. században. A könyv az Almageszt nevet kapta. Ez az a bizonyos ókori világkép, amelyet Nikolausz Kopernikusz – Mikolaj Kopernik – változtatott meg 1543-ban megjelent könyvében. Az ókori világkép szerint a Föld a mindenség centruma, ami nem mozog. Minden égitest körülötte végzi mozgását. De ez a kép ennél sokkal színesebb, hiszen Ptolemaiosz már rájött arra, hogy a körpálya nem felel meg a valóságnak, hanem – egyik rajzán – két centrumot (ellipszis!) lehet felfedezni. (Az előre jelzett pozíció és a megfigyelt helyzet csak akkor egyezett, ha sok-sok kiegészítő köröket használt a számításhoz. Ez volt a földközéppontú (geocentrikus) világkép, melyet a katolikus egyház dogmatikusan elfogadott.

A híres fordulatot egy lengyel kanonok – vezető beosztású egyházi személy – hozta létre. Kopernikusz Itáliában tanult, sok természettudomány érdekelte, és bonyolultnak találta az addigi rendszert. Ezért azt javasolta, hogy a Földet fel kell cserélni a Nappal. Tehát csillagunk legyen a középpont! Ezt a halála napján megjelent könyvében írta le. Címe: Az égi pályák körforgásairól (1543). Az 1973-ban (születésének 500. évfordulója) megjelent csillagászati évkönyv részletesen foglalkozik a munkásságával. De Michal Rusinek Kopernikusz című könyve is részletes tájékoztatást ad erről a világképformáló emberről.

Itt szeretném megjegyezni, hogy minden tudományos felismerést az adott kor körülményeinek figyelembe vételével kell megítélni. (A mai fiatalok „istene” a Facebook. Ami azon nincs feltüntetve, az nem is létezik. Ami pedig ott van, az „Szentírás”.)

3.: Megfigyelő eszközök. Galileo Galilei volt az első, aki a saját maga által készített távcsövet az égbolt felé fordította. Megfigyelései gyökeresen változtatták meg a tudományt. Sok könyvet írtak róla. Ajánlom a Michael White által megírt Galileo Galilei című könyvet. A kor másik zsenije Johannes Kepler volt. Nemcsak a bolygómozgás törvényeinek felismerése fűződik a nevéhez, hanem a csillagászati távcső feltalálása is. Sokrétű munkáját és kalandos életét a Száva István által megírt – Az ég törvényhozója – könyv tartalmazza. A harmadik tudományos nagysága a kornak Isaac Newton volt. Én azt szoktam mondani, hogy a természettudománynak két kiemelkedő alakja van – az egyik Newton, a másik Einstein. Newton fogalmazta meg a klasszikus fizika alapjait (Principia). A csillagászati munkáit illetően pedig alapvető felismeréseket tett az optika területén. A nevéhez fűződik a tükrös távcső feltalálása, amelynek képe már mentes a színi hibáktól. Ő állította elő az első színképet – prizma segítségével. Megalkotta a fény korpuszkuláris elméletét. És még sorolni lehetne azt, hogy mennyi mindennel foglalkozott. Számomra a legérdekesebb, róla készült írást M. Zemplén Jolán: A háromezeréves fizika című könyvben olvastam. Mivel ez szinte elérhetetlen, ezért Simonyi Károly korszakos munkáját ajánlom – A fizika kultúrtörténete.

Nemcsak a szemünkkel látható fény hordoz információt. Ez a tartomány a teljes elektromágneses színkép csupán egyetlen oktávnyi része. (A teljes 60 oktávra terjed.) Ne feledkezzünk meg a gamma-, a röntgen-, az ultraibolya-, az infravörös- és a rádió tartományról sem! Mindegyik égbolt más-más képet mutat. A légkörünk sok tartományhoz tartozó sugárzást elzár. Ezért már régóta léteznek a Föld körül keringő obszervatóriumok. A legrégebbi a HST, melynek honlapján (www.hubblesite.org) több tízezernyi felvétel található. A másik fontos űrobszervatórium Kepler nevét viseli. Ennek köszönhetően több száznyi exobolygót (Naprendszeren kívüli planéták) sikerült felfedezni.

4.: A légkör által okozott jelenségek. A világűrből érkező elektromágnese hullámok áthaladnak a légkörön, amely sok érdekes jelenséget hoz létre. Az atmoszféra rétegei különböző hőmérsékletűek, ezért a törésmutatójúk is eltérő. Ezek a rétegek állandó mozgásban vannak. Ezért látjuk a csillagok fényét vibrálni, és a színüket állandóan változni. Ez a szcintilláció jelensége. Miért kék az ég? Miért vörös az ég alja. A magyarázat: a fényszóródás és a fényelnyelés. Miért zsemle alakú a horizont közelében lévő Nap és Hold alakja? Magyarázat: a fénytörés (refrakció) miatt. Csak a zenitből érkező fénysugár érkezik irányváltozás nélkül a szemünkbe. A látóhatárhoz közeledve a fénytörés mértéke egyre nő. A peremen pedig már oly nagy, hogy ezt szemmel is észrevesszük. Ráadásul a torzult alak a drasztikus fénytörési szög megváltozásának köszönhető. A Hold és a Nap fényének gyengülése pedig a légköri fényelnyelés (abszorpció) következménye. A színük megváltozását a légkörben lebegő porszemcsék által okozott fényszórás okozza. Meg kell említeni az égen látható árnyékokat (Tyndall-jelenség), a kettős napot, a naposzlopot, a holdudvart és az éjjeli világító felhőket, de ezek már nem a légkör által okozott jelenséget, csupán érdekes és látványos esetek. (Ajánlom Bernolák Kálmán: A fény című könyvét.)

A Hold által létrehozott fénytörés.


 

5.: Tájékozódás az éjszakai égen. Az északi féltekén – ebből a szempontból -- a Sarkcsillag a legfontosabb égitest. Az elnevezés oka: a Föld forgástengelye majdnem pontosan abba az irányba esik. Tehát az egész égbolt körülötte látszik elfordulni. (A Sarkcsillag látóhatár fölötti magassága megegyezik a megfigyelő hely földrajzi szélességével!) A Sarkcsillag megtalálásához a Nagy Göncölszekér két hátsó csillaga nyújt segítséget. A rúd és a szekér állása minden évszakban eltérő, illetve egy adott éjszakán át is folyamatosan változik a tengelyforgás miatt. Ez a csillagkép kiindulásként szolgál egy égi sétához. A stellarium segítségével meg lehet mutatni az utat, illetve a planiszférával pontosan felismerhetjük a derült égen látható csillagképeket. Itt célszerű beszélni az Égi Egyenlítőről, és az Ekliptikáról (a Nap látszó égi pályája). A Nap járásának négy fontos időpontját kell ismertetni – napfordulók és napéjegyenlőségek. A nappali ív változása. Irodalmi példa: Arany János – Az év utóján c. verse.

6.: Az égitestek mozgásának fizikai okai. Newton gravitációs (tömegvonzási) törvénye. A távolhatás. Az árapály magyarázata. Kepler törvényei. Az ellipszispálya következményei. A perdület megmaradásának jelentősége. A Naprendszer legnagyobb tömegű égitestjei ezért keringenek egy síkban! Kepler miszticizmusa. A harmadik törvény állandójának kiszámítása Newton gravitációs törvénye segítségével. Newton: megvetette az űrhajózás alapjait. Pontosan leírja, hogy milyen sebességgel kell egy lövedéket vízszintes irányban kilőni ahhoz, hogy megkerülje a Földet. Kettejük munkásságából született az égi mechanika (Gauss dolgozta ki a pontos matematikáját), amely lehetővé tette az égitestek pályájának meghatározását, és bármely időpontra való helyzetüknek meghatározását. E. Halley határozta meg a róla elnevezett üstökös pályáját, és előre leírta, hogy mikor lesz újból látható.

7.: A naprendszerek kialakulása. Kant-Laplace elgondolása. Az elméletük helyességét a HST felvételei is igazolták. Bolygórendszerünk övezetessége. Kőzetbolygók, kisbolygók, gázbolygók. A napszél jelentősége. Hogyan szüleik egy csillag (nyomás és hőmérsékleti feltételek). A plazmaállapot. Egyszerű modell: a csillag egy izzó gázgömb, amelyre az ideális gáztörvények érvényesek.

8.: A Nap és a bolygórendszer tömeg- nagyság és távolságarányai. A csillagászati egység.

Szemléltetés. Tömegarányok. 10kg kristálycukorból vegyünk ki egy csipetnyit – 14g. Ennyi jut az összes égitestre a Napon kívül. A Nap tehát 9986g tömeget képvisel. A Föld 0,03g, a Jupiter pedig kb. 10g tömegű.

Méret. Ha a Nap egy nyitott esernyő vászonának átmérője, akkor a Föld egy tujamag nagyságú, a Jupiter pedig egy nagy méretű alma.

Távolság. Legyen a csillagászati egység 1 méter. A Szaturnusz pályája már nem férne be a terembe, mivel 10 méterre van a Naptól. A Naprendszer határa pedig a Budapest-Gyöngyös távolságnak felel meg. Az 1973-ban indított Pioneer-10 űrszonda kb. 140 méterre jutott el.

9.: A Nap, mint csillag. Valódi mérete, tömege, felszíni és centrális hőmérséklete. A légkörének ismertetése. A benne megfigyelhető jelenségek: napfoltok, ezek ciklusa, protuberanciák, napkitörések. A mágnese mező kiemelkedő szerepe. A naptevékenység földi hatásai. Irodalom: K.O. Kiepenheuer – A Nap. Simon Mitton: A nappali csillag.

A lenyugvó Nap alakja és a zöld sugár (green flash) (Daniel Lopez felvétele, APOD)


 

10.: A kőzetbolygók jellemzőinek ismertetése. Merkúr, Vénusz, Föld, Mars. A méretük, a tömegük, a Naptól mért távolságuk. Számos űrszondák által készített kép található a Kármán Tódor által alapított Jet Propulsion Laboratory honlapján (www.nasa.jpl.gov). Röviden: a Merkúr van a legközelebb a Naphoz, ezért a legtöbb kráter ott található, a Vénusz felszínét 100km vastag felhőrendszer fedi, amely alatt nagy nyomású és magas hőmérsékletű felszín van. A csapadék savakból áll. Aktív égitest, rengések és vulkánkitörések nyomairól tudunk. A Föld. Az egyetlen élő bolygó, amíg tönkre nem tesszük. Hatalmas mennyiségű vizet tartalmaz. Kísérője a Hold, amelyről hosszasan illik beszélni. A kialakulása, a felszíni formáinak létrejötte, és még sorolhatnám. A Mars. Az a legkülső bolygó, amely még az ún. biogén – azaz élhető – zónához tartozik. A felszíne roppant érdekes, tagolt. A lemeztektonika (pajzsvulkánok) ott is megfigyelhető. Az egykori vízfolyások nyomai jól láthatók. A legrészletesebben kutatott bolygó. A JPL honlapján tengernyi felvétel van a felszínen dolgozó automata berendezések révén.

A Föld és a Hold valódi mérete

 

11.: Az óriás- gázbolygók ismertetése. Előtte a kisbolygók-övezetéről érdemes szólni, ami átmenetet képez a kőzet- és az óriásbolygók között. (Árapály-hatás!) A legnagyobb méretű a Ceres, ahol járt űrszonda, a képei a világhálón megtalálhatók.

Minden óriásbolygónak van gyűrűrendszere (árapály). A leglátványosabb a Szaturnuszé, amely már egy kisebb teljesítményű távcső segítségével megfigyelhető. Ugyanakkor jól látszik a bolygó lapult alakja, amely a gyors tengelykörüli forgásának köszönhető. Ugyanezt figyelhetjük meg a Naprendszer legnagyobb bolygóján, a Jupiteren. A távcsőben a jégkörében meglévő felhősávok és zónák is látszanak. A híres Nagy Vörös Folt (a Földünknél nagyobb méretű örvénylő gáztömeg) is megpillantható. Mindkét óriásbolygó holdjai egy-egy külön világot alkotnak. A Jupiter Galilei holdjai – melyek egy binokulárral már láthatók – Io, Europa, Ganymedesz, Callisto sok-sok érdekességet tártak fel a mellettük elhaladó űrszondák számára. A Szaturnusz legérdekesebb holdja a Titán, amelyet évek óta kutat az egyik ember készítette eszköz.

Sarki fény a Jupiteren (látható és ultraibolya fényben készült felvételek kombinációja)

A Szaturnusz a Cassini űrszonda képén

 

12.: Kis méretű égitestek. A Plútó már csak törpebolygó (még szerencse, hogy ezt Tombaugh nem érte meg, aki hosszú kutatás után felfedezte). Azt gondolnánk, hogy a bolygórendszer határán már nincs semmi érdekes. Ez pedig nem így van. A New Horizons szonda által elküldött képek egy mozgalmas világot mutattak. A Naptól 40-50 méterre (csillagászati egységnyire) több, a Plútóhoz hasonló méretű égitest található. Ettől távolabb van a Kuiper-öv és az Oort-zóna, amely az üstökösök tárháza. Itt érdemes beszélni az üstökösökről és a belőlük származó meteorokról. Alapvetően fontos égitestekről van szó. Ezek őrzik a Naprendszer kialakulásának anyagát. Figyelemre méltó, hogy nagy tömegben vízjeget tartalmaznak, csakúgy, mint az óriásbolygók holdjainak többsége.

13.: A csillagok életútja. Minden csillag por- és gázfelhőkből születik. Ha egy ilyen felhőn belül van egy anyagcsomó, akkor az – a gravitáció miatt – elkezdi beszippantani a környező anyagot. Az anyagcsomó egyre nagyobb tömegű lesz, a központi részén a gáznyomás és a hőmérséklet folyamatosan növekszik. Amikor már jelentősen „meghízott”, akkor a gáz nyomása és hőmérséklete eléri azt a kritikus értéket, hogy beinduljon a termonukleáris reakció. A protonokból hélium atommag keletkezik. A négy proton tömege azonban nem egyezik meg a hélium atommag tömegével! A hiányzó tömegből energiasugárzás jön létre. (Lásd Einstein híres képletét, amely a tömeg és az energia közötti összefüggést mutatja.) Csillag született. A centrumból kiáramló energia sugárnyomása a csillag anyagát kifelé tolja, de ennek a hatásnak áll ellent a gravitációs erőhatás. A két erőhatás kiegyenlíti egymást, így a csillag stabil állapotba kerül. Elméleti számítások azt mutatják, hogy a középpontban megszülető energiasugárzás kb. 1 millió év alatt éri el a felszínt! A csillag nemcsak elektromágneses sugárzást, hanem részecske- (korpuszkuláris-) sugárzást is kibocsájt. Ezért a környező – az őt szülő anyagot – el kezdi kisöpörni. Ez a magyarázata a Naprendszer két – alapvetően eltérő – bolygótípusának. (egyébként a világegyetem mai kémiai összetétel 80% hidrogén, majdnem 20% hélium, a hiányzó majdnemen osztozik a maradék 90 természetes elem.) Az intenzív csillagszél a környező anyagot – egy bizonyos távolságra a csillagtól – összenyomja, így létrejön egy újabb hely, ahol egy másik csillag alakulhat ki. Ha a gáz-és porfelhő nagy méretű, akkor ott intenzív csillagkeletkezés játszódik le. Így keletkeztek a nyílt csillaghalmazok. Azért nevezzük ezeket nyíltnak, mert nincs határozott alakjuk, szemben a gömb alakú térrészbe csoportosuló gömbhalmazokkal. Szabad szemmel két nyílthalmazt láthatunk. Mindkettőt a Bika (Taurus, Tau) csillagképben. Az egyik neve Hyadok. Ez rajzolja az égre a képzeletbeli Bika fejét, a másik a Fiastyúk. Ez utóbbiról készült felvételeken jól láthatóak a csillagokat övező ködfoszlányok.

A Fiastyúk, és a csillagokat körülvevő ködösség (Marco  Lorenzi felvétele, APOD)

 

Minden csillag életútja már a „fogantatás” során eldől. A lényeg a csillag tömegének nagysága. A Naphoz hasonló nagyságú, illetve annál kisebb égitestek várható élettartama 10-15 milliárd év. A Nap a törpék közé tartozik. A csillagok sorsa közötti határvonal nagyjából a másfél naptömegnyi anyagnál van. Lássuk először azt az utat, amely a tömeghatár alatt van. A csillag folyamatosan fogyasztja hidrogén készletét. Egyre jobban feldúsul benne a hélium. Amikor ez elér egy kritikus értéket, akkor az addig energiát termelő fúziós folyamat lanyhulni kezd. Ezért a sugárnyomáson felül kerekedik a gravitáció. A csillag elkezd összehúzódni. Igen ám, ha a gázt összenyomjuk, akkor hőmérséklete és nyomása nőni fog. Ezért az iménti fúziós folyamat a csillag centrumától távolabbi, belső részein fog beindulni, a központi részen pedig már a periódusos rendszer következő eleme, a berillium fog felépülni. A külső részeken létrejövő sugárnyomás felfújja a csillagot – vörös óriás keletkezik. (Szabad szemmel is jól látható az Orion csillagkép Betelgeuze csillaga, amely ilyen.) A Nap is – élete alkonyán – vörös óriássá válik. A Merkúr, a Vénusz, és a Föld is megsemmisül majd. De ez csak évmilliárdok múlva következik be. Csillagunk életének a felénél tart.

Az M13 jelű gömbhalmaz (Dean Fournier, APOD)

 

A hélium készlet rövidebb ideig ad energiát, mint a hidrogén. Ezért ismét összehúzódás veszi kezdetét. Majd pedig folytatódik a következő elem felépülése a centrumban. A külső héjakon is változik az „üzemanyag” összetétele. A csillag pulzálni fog. (Már ez az előző fázisra is elmondható.) Ezek a változófényű csillagok egy népes csoportját alkotják. Már egy binokulárral lehet róluk megfigyeléseket végezni. Egy kisebb teljesítményű, állványra szerelhető távcsővel pedig tudományos értékű megfigyeléseket lehet végezni. Az amatőrcsillagászok között roppant népszerű a „változózás”. A munka lényege: a rendszeres megfigyelések végzése.

A csillagok életének ezen fázisában már az instabil állapotot láthatjuk.

Ha rápillantunk a periódusos rendszerre és magfizikai szemmel tekintjük, akkor kiderül, hogy a vas előtti elem az utolsó olyan, melynek magegyesülése energiát termel! A vas atommagok egyesítése pedig már energia befektetést igénylő folyamat. A csillag utoljára húzódik össze, a mag körüli héjakon lejátszódnak az utolsó energiát termelő folyamatok. Így a csillag ezt a burkát leveti. A tágulás során az anyag a csillagközi térbe szóródik szét, és gömbszimmetrikus vagy még bonyolultabb szerkezetű gázfelhőt hoz létre. Ezeket planetáris (bolygószerű) ködöknek nevezzük. (Ezek csodálatos világát láthatjuk a korábban közölt csillagászati honlapokon.) A kidobott anyag néhány tízezer év után belevész a kozmikus környezetbe.

A csillagból egy nagy sűrűségű, Föld méretű (!) égitest marad, amit fehér törpének neveztek el. Egyik képviselőjük az éjszakai égbolt legfényesebb csillagának – Sirius – kísérője.

A fehér törpe maradék energiáját kisugározza, és a végén kihuny. (R. Jastrow: Vörös óriások és fehér törpék, Isaac Asimov: Robbanó napok című könyvek foglalkoznak ezzel olvasmányos formában.)

A nagyobb tömegű csillagok életútja gyökeresen eltér a fent írottaktól. A fejlődés a nóva állapotot megelőző fázisig azonos. Az egyik különbség az, hogy minél nagyobb tömegű egy csillag, annál rövidebb idő alatt éri el ezt az állapotot. (Előfordul, hogy ez csupán 100 millió év nagyságrendű.) A végső összehúzódást gravitációs összeomlás (kollapszus) követi. Ez a másodperc törtrésze alatt játszódik le. Ekkor a csillag belsejében a nyomás és a hőmérséklet oly magasra növekszik (ne feledjük a gravitáció által szolgáltatott energiát sem), hogy az összes természetes kémiai elem – vastól az uránig – felépül. A felszabaduló kötési energia iszonyatos erejű robbanást hoz létre. Ezt szupernóvának nevezzük. Ekkor a szétsugárzott energia nagyságrendileg megegyezik pl. a Nap egész élete során kisugárzott energiájával. A Tejútrendszerünkben több ilyen jelenség történt az írott történelmünk során. A leghíresebb robbanást 1054-ben, Kínában jegyezték fel. A felrobbant csillag a nappali égen is látszott! Mára egy szövevényes szerkezetű gázköd figyelhető meg. Ez a Bika csillagképben fekvő Rák-köd. (Erről szól Simon Mitton: A Rák-köd című munkája, amely kiemelkedően élvezetes olvasmány.) Ha egy szupernóva egy tőlünk távoli galaxisban villan fel, akkor fénye összemérhető a galaxis összes csillagának fényével!

Tehát a szupernóva-robbanásoknak köszönhetjük azokat a kémiai elemeket, amelyek révén bolygók alakulhattak ki, és Földünkön kifejlődött az élet!!

Azt szoktam mondani, hogy minden élőlény szervezetében van olyan részecske, amely valamikor egy szupernóva-robbanás során keletkezett. Hiszen más természetben előforduló jelenség révén nem találjuk meg a vastól uránig tartó elemsokaságot.

Egy ilyen robbanás során olyan erejű sugárzások jönnek létre (gamma-, és nagy energiájú röntgensugárzás), amelyek veszélyt jelentenek az élő szervezetre. Még szerencse, hogy a kozmikus környezetünkben több százmillió éve nem volt ilyen kataklizma. Nem várható, hogy szupernóva-robbanással szembesüljünk.

Ezek azért fontos gondolatok, mert joggal feltehető a kérdés – miért van a Földön gazdag flóra és fauna? Erre a csillagászat tud sok-sok indokot felhozni. A teljesség igénye nélkül: nem volt szupernóva-robbanás a Föld őstörténetében már régóta, a Naprendszer a Tejútrendszer olyan területén kering, amely a fenti értelemben eseménymentes, a Föld olyan távolságban kering a Naptól, amely az élet (hőmérsékleti szempontból) zónájához tartozik, van mágneses mezőnk (a Hold jóvoltából), vastag az atmoszféra, megfelelő mértékű az üvegházhatás, óriási mennyiségű folyadék (víz) található a bolygónkon. Hogyan került ide, miért sósak az óceánok, miként alakultak ki? Még számos kérdést fel leget tenni, amelyekre adott válasznak csillagászati vonatkozásai vannak. (Érdekességképpen említem meg Isaac Asimov könyvét, amely a Hold fontos szerepét mutatja be. Címe: A Hold tragédiája.)

A szupernóva-robbanás után – a gázködön kívül – egy csillagroncs marad. Ez a neutroncsillag. Sűrűsége minden képzeletet felülmúl. Az anyaga elfajúlt állapotú. Ráadásul – a perdület megmaradás törvényének eleget téve – a másodperc törtrésze alatt fordul meg a tengelye körül, és nagy energiájú röntgensugárzást bocsájt ki magából. A nevük pulzár. Szokás kozmikus világító tornyoknak is nevezni ezeket, mivel a röntgensugárzás szimmetrikusan hagyja el ezeket, úgy, ahogy a földi világítótornyok fényei. (S. Mitton könyve tudományos alapossággal tárgyalja ezeket.)

Ha a csillag kezdeti tömege meghaladta a három naptömeget, akkor a végállapot fekete lyuk lesz. Ez egy extrém tulajdonságokkal rendelkező „égitest”. Jellemzésükhöz komoly, és mély fizikai ismeretekre van szükség. (Sok könyv foglalkozik ezzel a témával, de itt már a téridőről, és annak szerkezetéről, változásairól kell beszélni, ez pedig az általános relativitás elméletének a témája, amely a gravitáció elméletének geometriai megfogalmazása.) A lényeg az, hogy megfelelő tömegű kettőscsillagok fejlődése eredményezheti fekete lyuk kialakulását. Számomra a legérthetőbben a C. Friedemann: Világegyetem című könyvében esik erről szó.

Nemrég megfigyelték két fekete lyuk egymásba olvadását. Ekkor olyan nagy energiájú gravitációs hullám keletkezett, hogy végre kimutatható volt. 100 évvel azután, amikor Einstein megjósolta azt, hogy a gravitációs kölcsönhatás hullámjelenség, végre igazolást nyert az elmélete. Ez volt az utolsó elméleti feltevése, amelyet megfigyeléssel sikerült igazolni!!

14.: A Tejútrendszer szerkezete. A csillagok óriási szigeteket – galaxisokat alkotnak. (Galaxe görög szó, amely magyarul tejet jelent.) A Tejút a nyári égbolton látható a legkedvezőbb körülmények között. A csillagok sokaságát a gáz- és porködöket tartalmazó égi „út” széles sávként vonul át az égen. A Naprendszerünk is tagja ennek a csillagvárosnak, amely 400 milliárd csillagot tartalmaz. Alakja egy diszkoszhoz hasonlít, amelynek középső részén van a mag. Innen nyúlnak ki a spirálkarok, melyekben folyamatosan keletkeznek a csillagok. Mi a peremvidéken vagyunk. Keringési időnk kb. 250-260 millió év. Tehát a Föld kb. húsz keringést végzett a kialakulása óta.

Itt érdemes megemlíteni, hogy a Galaxisban is minden égitest Kepler-pályán kering, tehát nem a merev testekre jellemző mozgást végzi. Ezt differenciális rotációnak is nevezzük. A Galaxis tömegközéppontjához legközelebbi objektumok pályamenti sebessége a legnagyobb, míg ez a sebesség – a távolabbi égitestek esetében jóval kisebb. A Naprendszer kb. 250 km/mp sebességgel halad a pályáján.

A differenciális rotáció jelenségét a Nap és az óriásbolygók esetében is nyomon követhetjük, hiszen egyik sem merev test, nem úgy, mint a kőzetbolygók.

Átmérője kb. 100 000 fényév. (A fényév az a távolság, amit a foton egy év alatt megtesz. A kifejezés roppant szerencsés, hiszen az időt is magában foglalja! Tehát egy 250 fényévre lévő égitest a 250 évvel ezelőtti állapotát mutatja. Minél távolabbi égitesteket szemlélünk, annál régebbi időkbe tekintünk be!!)

A Galaxis szerkezetét csupán néhány évtizede ismerjük. Van de Hulst holland csillagász ötlete alapján. Ő azt javasolta, hogy térképezzük fel az égboltot a rádiótartományban. Kiszámította, hogy a hidrogén a 21 centiméteres hullámhosszon sugároz. Így sikerült kideríteni, hogy egy spirális szerkezetű csillagvárosban élünk.

A csillagokon kívül gáz- és porfelhők sokaságát vehetjük észre. Szabad szemmel is látható az Orion-köd, ahol most is tetten érhetjük a csillagok és bolygórendszerek kialakulását. Távcső segítségével pedig kitárul az univerzum. Planetáris ködöket, emissziós gázködöket, sötét (fényelnyelő) területeket és csillaghalmazokat figyelhetünk meg. A nyílt csillaghalmazokról már szó esett. Ezek a fiatal társulások a Tejút egyenlítői síkjában, illetve ahhoz nagyon közel helyezkednek el.

A gömb alakú csillaghalmazok, azaz a gömbhalmazok pedig a legidősebb csillagcsoportok. Életkoruk 10-12 milliárd évre rúg. A Tejutat egy óriási gömbfelület tagjaiként veszik körül. A távcsőben impozáns látványt nyújtó gömbhalmazok több tíz, vagy százezernyi csillagot számlálnak. Itt nem találunk gáz- és porfelhő maradványokat!

15.: A világegyetem szerkezete, múltja és jövője.

A galaxisoknak több típusa van. Elliptikus – amelyekben nincs gáz- és poranyag, spirális és horgas spirális, valamint a szabálytalan alakú irreguláris. Ez utóbbiakban óriási energiájú robbanások játszódnak le. A csillag- és bolygókeletkezés szempontjából a spirál rendszerek fontosak.

A csillagvárosok csoportokat alkotnak. Ezeket galaxis halmazoknak nevezzük. A Tejútrendszerünk is egy ilyenbe tartozik, amelyet Lokális Rendszernek hívunk. A vezér az M31, az Andromeda csillagképben található csillagrendszer, melynek tömege a Tejútrendszerét meghaladja. Az égbolton – közepes teljesítményű távcsövekkel – a Coma- és a Virgo-halmaz néhány tagját láthatjuk.

Emellett még léteznek úgynevezett szuperhalmazok is.

Egy spirálgalaxis

 

Hogyan jött létre mindez? Hogyan alakult ki az az anyag, amely ma a világegyetemet alkotja? Csak rövid ajánló gondolatokkal tudok most szolgálni, hiszen a területnek könyvtárnyi irodalma van.

Az univerzum születését feltételező (Ősrobbanás) elmélet ötlete egy kiváló orosz fizikustól – Georgij Gamowtól származik. A ’40-es években jutott erre az érdekes elképzelésre úgy, hogy korábban E. Hubble megfigyelései segítségével megállapította, hogy a galaxisok nagy sebességgel távolodnak tőlünk. Minél nagyobb a távolságuk, ez a távolodási sebesség annál nagyobb értékű. Tehát valamikor az anyagnak egy központi helyen kellett lennie. (Forró univerzum elképzelés.) Majd felfedezték az ún. maradványsugárzást, azt a hőmérsékleti sugárzást, amely az ősrobbanás óta eltelt idő során még detektálható. Jelenleg ez a két megfigyelési tény támasztja alá az elméletet.(Sok éve tartó kutatások révén próbálják a CERN-ben az ősrobbanás fizikai viszonyait létrehozni.)

A HST által eddig észlelt (optikai tartomány) legtávolabbi objektumok 13,7 milliárd fényévre vannak tőlünk, tehát az életkoruk legalább ennyi. Léteznek-e még, hiszen a fotonok ennyi idő alatt érik el a távcső érzékelőit, nem tudjuk

Sok kutató foglalkozott és foglalkozik azzal a kérdéssel, hogy mi lesz az univerzum sorsa – a tágulás megáll, azután jön a nagy reccs, vagy a tágulás megáll, és nem lesz összehúzódás, végül pedig a végtelen ideig tartó tágulás a válasz. Egyelőre egyik kérdésre sem tudunk igent vagy nemet válaszolni.

16.: Az űrkutatás és az űrhajózás. Nagyon hálás téma, mert látványos. A világhálón sok-sok kép és kisfilm található az eddigi eseményekről és eredményekről.


 

Ajánlott, megbízható internet elérések:

www.mcse.hu –a Magyar csillagászati Egyesület honlapja, ahol a legfontosabb csillagászati híreket olvashatjuk. Látható az is, hogy az országban hol és mikor lehet egy olyan csillagdát megkeresni, ahol az érdeklődők szakavatott közreműködés révén a távcsőbe nézhetnek.

astroeder.com – Éder Iván asztrofotós kolléga honlapja. Szenzációs képeket készített a bolygókról, a különböző égi objektumokról.

A YouTube-ra feltöltve megtalálható Az égbolt apostola című film, amely Kulin Györgynek állít emléket. Ugyanitt megnézhető a Ponori T. Aurélról készült film. Címe szerencsés csillagzat alatt.

Egy napfogyatkozás részlete. Asztrotájkép (Stephen Gilbert, APOD)

 

Ajánlott irodalom:

S. Weinberg: Az első három perc – a világegyetem születése,

P. Davies: Az utolsó három perc – a vég.

P. Francis: A bolygók.

Marik Miklós: Csillagászat – szakmai ínyenceknek való könyv.

Ég és Föld – nagyon hasznos, közérthető ismeretterjesztő munka.

C. Whitney: A Tejútrendszer felfedezése – közérthető munka.

D. Herrmann: Az égbolt felfedezői – csillagászat történeti népszerüsítő, könnyű olvasmány.

Csillagászati évkönyvek, amelyek egy-egy szakterületről készített cikkek gyűjteményét is tartalmazzák.

Űrhajózási lexikon.


 

Az általam megírtak csak ízelítőt adnak az asztronómia sokszínű területeiről. Egy francia szakember azt mondta, hogy az emberiséget a csillagászat tanította meg gondolkodni.

Mindenki válogasson a fenti témákból. Az illusztráció pedig oly bőséges, hogy – ahogy írtam korábban – mindenki élvezni fogja ezeket az előadásokat.

Elérhetőségem: orhazolikukact-online.hu (tanárok számára)

 

(A cikkben felhasznált felvételek a NASA, APOD - Astronomy Picture of the Day - nevű oldaláról származnak.)


 

Orha Zoltán


Ön a Castell Nova Kft. - Budapesti Távcsõ Centrum oldalait látja. Elérhetõségünk: 1122 Budapest, Városmajor u. 21, Tel. 1/202-5651, 20/484-9300, fax: 99/332-548. Nyitva tartás: hétfõtõl péntekig 10-18h, szombat 9-13 óra között. e-mail info@tavcso.hu (iroda), btc@tavcso.hu (üzlet) vagy castell.nova@chello.hu. Kérem, észrevételeivel tiszteljen meg minket. az oldalt készítette Szabó Áron