Csillagászat

1. Csillagászat Sok van, mi csodálatos, De az embernél nincs semmi csodálatosabb.

2. A távoli múlt • 13,82 milliárd évvel ezelőtt az Univerzum az ősrobbanással („Big Bang”) megkezdődik (a napjainkban leginkább elfogadott elmélet szerint). • 300 ezer évvel az ősrobbanás után hidrogén atommagok elektronokat fognak be, létrehozva az első atomokat • 600 millió évvel az ősrobbanás után kialakulnak az első galaxisok • 5 milliárd éve: a Nap létrejötte • 4,6 milliárd éve: a Föld létrejötte, a geológiai korok kezdete • 3,5 milliárd éve megjelennek az első egysejtűek a Földön

3. Csillagászat története Klaudiosz Ptolemaiosz (görög: Κλαύδιος Πτολεμαῖος, latin: Claudius Ptolemaeus) (PtolemaisHermiou, 85/90 körül – Alexandria, 168 körül), görögül író, Egyiptomban élő, római polgárjoggal rendelkező matematikus, csillagász, geográfus, asztrológus és költő. Ő alkotta meg a 17. századig meghatározó geocentrikus (Ptoleimaioszi) világképet.

4. Nikolausz Kopernikusz (latinosan NicolausCopernicus, lengyelül MikołajKopernik) (Toruń, 1473. február 19. – Frombork, 1543. május 24.) lengyel csillagász. Heliocentrikus világkép: Föld és a többi bolygó kering a Nap, s a Hold a Föld körül. Kopernikusz az elmélet publikálásával forradalmasította az egész világképet és megalapozta Galilei, Kepler és Newton felfedezéseit.

5. Galileo Galilei (Pisa, 1564. február 15. – Arcetri, 1642. január 8.) olasz természettudós. Habár az elterjedt nézet pontatlan, miszerint Galilei találta volna fel a távcsövet, ő volt az első emberek egyike, aki az égbolt tanulmányozására használta azt. A per során Galilei kénytelen volt visszavonni a Föld mozgására vonatkozó tanait, de közben, állítólag, végig azt mormolta maga elé: „Eppursimuove!” („Mégis mozog!”)

6. Johannes Kepler (magyarul ismert Kepler János néven is, Weil der Stadt, 1571. december 27. – Regensburg, Bajorország, 1630. november 15.) német matematikus, csillagász és optikus volt, aki felfedezte a bolygómozgás törvényeit, amelyeket róla Kepler-törvényeknek neveznek.

7. Kepler törvényei I. A bolygókpályájaellipszis, és annak egyik gyújtópontjában van a Nap. , ahol (r,φ) a bolygók napközpontú polárkoordinátái, l a fókuszon átmenő, a nagytengelyre merőleges húr fele (semi-lactusrectum), e pedig az excentricitás. II. A bolygók vezérsugara (a bolygót a Nappal összekötő szakasz) azonos idő alatt azonos területet súrol. ahol az adott (nagyon kicsi) szögelfordulás alatt súrolt terület, ennek az idő szerinti első differenciálhányadosa a területi sebesség, ami konstans. III. A bolygók Naptól való átlagos távolságainak (a,a pálya fél nagytengelyeinek) köbei úgy aránylanak egymáshoz, mint a keringési idejük (T) négyzetei, azaz a hányados minden naprendszerbeli bolygó esetén ugyanakkora. Például a Jupiter keringési idejének (11,8 földi év) négyzete majdnem 140. A Jupiter majdnem 5,2-szer van távolabb a Naptól, mint a Föld; ennek köbe (5,2-ször 5,2-ször 5,2) szintén majdnem 140. Kepler III. törvényének pontos alakja: , ahol k a Gauss-féle gravitációs állandó, m1 és m2 pedig a testek tömege. Mivel értéke k-nak, a Gauss-féle gravitációs állandónak a négyzete miatt nagyon kicsi, ezért az egyenlet jobb oldala minden bolygóra nézve jó közelítéssel állandó. A Gauss-féle gravitációs állandó: ahol m a Föld - Hold rendszer össztömege, T pedig a Föld - Hold rendszer tömegközéppontjának a Nap körüli keringési ideje.

8. Sir Isaac Newton (Woolsthorpe-by-Colsterworth, 1642. december 25. – London, 1727. március 20.) angol fizikus, matematikus, csillagász, filozófus és alkimista; a modern történelem egyik kiemelkedő tudósa.

9. Newton első törvénye – a tehetetlenség törvénye Galilei és Kepler törvényei alapján Minden test nyugalomban marad vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez mindaddig, míg ezt az állapotot egy másik test vagy mező meg nem változtatja. A vonatkoztatási rendszer maga is nyugalomban van, vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez, és bármely hozzá viszonyított tökéletesen magára hagyott test mozgására érvényes a tehetetlenség törvénye. Már Arisztotelész is megfigyelte, hogy álló testek nyugalomban maradnak, amíg külső hatás nem éri őket. Úgy vélte, hogy a nyugalom a természetes állapot, a mozgáshoz van szükség kiváltó okra. Newton megállapította, hogy mind a nyugalmi helyzet, mind az egyenletes mozgás stabil állapot, és a gyorsulás az, amihez külső hatásra van szükség – ezt a külső hatást nevezzük erőnek. A mindennapi körülmények között megfigyelhető helyzetekben egy ilyen, minden mozgó testre ható erőhatás a súrlódás, ez lehetett az, ami Arisztotelészt megtévesztette. Az első törvény arra is rámutat, hogy a Nap körül keringő bolygók, mivel nem egyenes vonalú mozgást végeznek, külső erőhatás alatt kell, hogy álljanak: ez pedig a gravitáció.

10. Newton további törvényei Newton második törvénye – a dinamika alaptörvénye Egy pontszerű test lendületének (impulzusának) a megváltozása egyenesen arányos és azonos irányú a testre ható, 'F' erővel. Az arányossági tényező megegyezik a test 'm' tömegével. Newton harmadik törvénye – a hatás-ellenhatás törvénye Két test kölcsönhatása során mindkét testre azonos nagyságú, egymással ellentétes irányú erő hat. Newton negyedik törvénye – az erőhatások függetlenségének elve- más néven a szuperpozíció elve. Ha egy testre egy időpillanatban több erő hat, akkor ezek együttes hatása megegyezik a vektori eredőjük hatásával.

11. CsiLLAGÁSZATI Mértékegységek • CsE • Fényév • Parszek

12. CsE • A csillagászati egység az égi mechanikában használatos hosszúságegység. Eredeti definíciója szerint a Föld-Hold rendszer tömegközéppontja Nap körüli pályájának fél nagytengelye. • A Nemzetközi Csillagászati Unió azonban pontos kilométerértéket megadva újradefiniálta, elhagyva az eddigi mért érték hibaértékét. Jele: CsE. • További elterjedt rövidítése az AU az angol "Astronomical Unit"-nak megfelelően. • 1 CsE = 149 597 870 700 m= 8,33 fényperc • (kerekítve 150 millió km) • 1 fényév = 63 241 CsE

13. Fényév • A fényév a távolság csillagászatban használatos mértékegysége: egy fényév az a távolság, amelyet a fény légüres térben egy év alatt megtesz. Az idő mértékegységeinek analógiájaként beszélhetünk a fényév töredékeiről: fényóráról (amennyi utat a fény egy óra alatt megtesz), fénypercről (a fény egy perc alatt megtett útja) és fénymásodpercről (a fény egy másodperc alatt megtett útja). • Egy fényév: • 9,460529·1015 m = 9,4605 billió kilométer = majdnem 9,5 petaméter (Pm), • 63 241 CsE (csillagászati egység), vagy • 0,3066 pc (parszek).

14. Parszek • Világegyetem: Legalább 28 000 megaparszek, valószínűleg végtelen • 1 parszek = 3,2617 fényév • A parszek (rövidítve pc) a csillagászatban használt távolság egyik mértékegysége. Az elnevezés a „parallaxis” és „secundum” szavakból származik; nemzetközi jelölése: parsec. Az a távolság, amelyből egy CsE – merőleges rálátás esetén – egy ívmásodperc szög alatt látszik.

15. Kozmológia Koszmosz-világ Logosz-tudomány Kozmognómia- világ keletkezése • Teremtéstörténet • Ősrobbanás (Big Bang) Naprendszer keletkezés: • Kant-Laplace-féle nebuláris elmélet: Forró gázköd (nebula) összesűrűsödött, e közben alakultak ki a bolygók • Hoyle-elmélet

17. Tejútrendszer • A Tejútrendszer a Lokális Galaxiscsoportegyik (a Hubble-féle galaxisosztályozás szerinti SBb vagy SBc típusú) küllős spirálgalaxisa, melyben a Naprendszer és ezen belül Földünk található. 200-400 milliárd csillag található benne, átmérője 30 kiloparszek (97 800 fényév, azaz 9,5·1017 kilométer), legnagyobb vastagsága 5 kpc (16 300 fényév). A Földről két spirálkarját, az Orion- és Nyilas-kart látjuk. Vizsgálatát megnehezíti, hogy belülről látjuk. • Tudományos becslés szerint a Tejútrendszerben legalább 100 milliárd bolygó található.

18. Naprendszer A Naprendszer korát a Naprendszer különböző helyeiről (Föld, Hold, meteorok) származó radioaktív izotópok vizsgálatai alapján kb. 5 milliárd évre becsüljük. • A Nap tömege sokkal nagyobb (750-szer), mint az összes többi égitest együttes tömege. • A nagybolygók ugyanabban az irányban és közel egy síkban keringenek a Nap körül. • A Naprendszer összes perdületének csak töredék része (1/200-ada) jut a Napra, a többit a bolygók képviselik. • A Naprendszer nagybolygói két jól elkülöníthető csoportba oszthatók: Föld-típusúak, illetve Jupiter-típusúak. • A bolygókon mérhető deutérium-hidrogén arány a csillagközi térben mérhető aránnyal egyezik meg, és sokkal nagyobb, mint a Napon mérhető arány.

19. Hoyle elmélet • Az 1940-es évek elején HannesAlfven (1908-1995) svéd fizikus és csillagász jutott először arra a gondolatra, hogy a Naprendszer keletkezését az elektromos és mágneses erők is befolyásolhatták. Ilyen módon a Nap forgási energiájának egy részét átadta a bolygóknak, ezért lassult le. • FredHoyle(1915-2001) elmélete tartalmazza a korábbi elméleteknek azokat az elemeit, amelyeket a megfigyelések alátámasztottak. • Így Hoyle szerint a Naprendszer egy csillagközi gáz- és porfelhőből alakult ki, ami a Tejútrendszer egyenetlen forgása miatt már eredetileg is forgott. A felhőt a saját gravitációs tere húzta össze. (Tehát nem kihűlés eredményeként húzódott össze.) • Megtartotta viszont az Alfven által módosított Laplace-Roche-féle gyűrű leválási elméletet. Sőt, továbbfejlesztve azt, arra is sikerült magyarázatot adnia, hogyan alakult ki kétféle bolygótípus.

20. A 20. századra a spirálgalaxisok megfigyelése felfedte, hogy a mi galaxisunk csak egy a több milliárd galaxis között a folyamatosan táguló Világegyetemben - különböző méretű galaxishalmazokba tömörülve. A 21. századra a látható világegyetem átfogó szerkezetének megértése tisztább lett, ahogy a galaxishalmazok egy hatalmas hálót alkotnak a galaktikus rostokkal és a közöttük elhelyezkedő üregekkel. Mindezek mellett további különféle elméletek felvetik, hogy Világegyetemünk csak egy a több milliárd univerzumot összekötő multiverzumban.

21. Csillag • A csillag a csillagászat szaknyelvében olyan égitest, amely nukleáris energiát termel, így saját fénnyel rendelkezik

22. Keletkezése • A világűrben hatalmas por- és gázfelhők vannak. A molekuláris felhőkben az anyag sűrűbb és koncentráltabb. Ezek több tíz fényév átmérőjűek lehetnek, a bennük lévő anyag még nagyon hideg. Azért nevezzük molekuláris felhőknek, mert a benne található gázok molekulák formájában vannak jelen. Minden ilyen molekuláris felhő gyenge egyensúlyban van. Külső hatás következtében ez az egyensúly felborul. Ekkor a felhő egy része saját tömegétől összeroskad és az anyag elkezd összehúzódni. A felhő kisebb anyagcsomókra oszlik. • A molekuláris felhőkből kiváló anyagcsomókból globulák jönnek létre. Ezeknek mérete a Naprendszerével egyenlő, tömegük 200 naptömeg. Még nagyon hideg és sötét objektumok. Lassan egyre sűrűbbek és forróbbak lesznek, majd létrejönnek belőlük a protocsillagok. Ezek már sugározni kezdenek. A protocsillagok anyaga tovább sűrűsödik, fényük változó. Gyors gázkilövellések indulnak a pólusok felé. Amikor a magban a hőmérséklet eléri a 10 millió fokot beindulnak a nukleáris reakciók. A protocsillag átalakulásának ideje a tömegétől függ (30 millió év egy Naphoz hasonló csillagnál és 300 ezer év egy 30 naptömegű csillagnál).

23. Életük Amikor egy csillag magjában a nukleáris reakciók már teljes erővel beindultak, azok belülről nyomást fejtenek ki, ami ellensúlyozza az összehúzódást, és ekkor egyensúlyi állapotba kerül. A csillag életének hossza méretétől függ. Haláluk így három típusba sorolható:A kicsik:Lassan fogyasztják el hidrogén-készletüket, így több tízmilliárd évig élhetnek, nem indul be magfúzió, azaz a H-He átalakulás, lassan kialszanak, fekete törpévé válnak.A közepesek:Mint a mi Napunk is, amikor majd elégette a hidrogént, azaz héliummá alakította, azt még tovább égeti szénné és oxigénné. Így hatalmas energiatermelés közben vörös óriássá változik. Amikor elfogyott a hélium, kicsi, forró, fehér törpévé változik csillagunk.A nagyobbak:Hamarabb felélik hidrogénkészletüket, életük így nem szokott néhány millió évnél hosszabb lenni. Itt is elérik a "vörös óriás" állapotot, de utána még a héliumból keletkezett szén is átalakul, "elég", méghozzá kb. 750 millió fokon. Ez is még tovább alakul, végül vas lesz a csillag anyagából. Ez a vasmag a gravitáció hatására összeroppan, anyaga tisztán neutronná alakul, ami felrobban. Ezt nevezzük szupernóva-robbanásnak. Újabb kémiai elemek keletkeznek, szétszóródnak az űrben, amik később akár élőlények alkotórészeiként, így bennünk is, tovább élhetnek.

24. Nap · Merkúr · Vénusz · Föld · Mars · Jupiter · Szaturnusz · Uránusz · Neptunusz

25. NAP • Nap tartalmazza a Naprendszer anyagának 99,8%-át, átmérője 109 földátmérő. • 73,5%-ban hidrogénből áll, amely a központjában zajló magfúzió során héliummá alakul. • Az ennek során felszabaduló, majd a világűrbe szétsugárzott energia nélkülözhetetlen a legtöbb földi élőlény számára: fénye a növények fotoszintézisét, hője pedig az elviselhető hőmérsékletet biztosítja. • Éltető ereje miatt a Nap kiemelkedő kulturális és vallási jelentőséggel is bír

26. NAP

28. Felépítése • A mag a sugár 20%-án belül eső teret jelenti, és ez a Nap egyetlen olyan része, amelyet közvetlenül a magfúzió fűt, a többi réteg az innen kiáramló energiának köszönheti hőmérsékletét. • A sugárzási zóna a sugár 20–70%-a közötti gömbhéjban helyezkedik el a sugárzási zóna. Ez a régió az energiaáramlás módjáról kapta a nevét: ebben a rétegben az anyag még elég sűrű és forró ahhoz, hogy a magban keletkezett energia sugárzás, nem pedig hőáramlás formájában haladjon át rajta (ezt az ionizált formában jelenlévő hidrogén teszi lehetővé). A hőmérséklet a magtól kifelé haladva folyamatosan csökken, de még így is rendkívül magas, az alsó „zónahatáron” 7 000 000 K, míg a felsőn 2 000 000K • A konvekciós zóna a napbelső legkülsőbb tartománya, értelmezéstől függően a sugár 70%-ától kifelé elterülő, a felszín alatti mintegy 200 000 km vastag gömbhéjat jelenti.

29. Látható része • A fotoszféra (görög: a fény gömbje) a Nap látható felszíne, a naplégkör legalsó rétege, ahonnan a Nap látható fényének túlnyomó része – több mint 90%-a [34] – származik. Lényegében a csillagunkban termelődött energia ebben a rétegben sugárzódik szét fény formájában. Ez a réteg egy rendkívül vékony (a napbelső és -légkör messze legvékonyabb egysége), mindössze néhány száz kilométer vastag

30. A napkorona a Nap légkörének ritka és kiterjedt legkülső része, ahol a hőmérséklet meghaladja a félmillió kelvint. A hőmérséklet tipikus értéke 1–2 millió K, a sűrűségé 109részecske/cm³, szemben a fotoszférával, amely 1017 atomot tartalmaz köbcentiméterenként. A korona sokkal kiterjedtebb, mint a Nap maga; 17 millió kilométeres távolságig mutatható ki a jelenléte. Éles külső határa nincsen. A napkorona anyaga folytonosan szökik (miközben alulról pótlódik), ebben a folyamatban keletkezik a Napból kiinduló plazmaáramlás a napszél.

31. Mivel anyagát képlékeny plazma alkotja, a különböző szélességi körön levő területei eltérő sebességgel forognak; az egyenlítői területek 25, míg a sarkvidékek csak 35 naponként fordulnak körbe. Az eltérés miatt erős mágneses zavarok lépnek fel, amelyek napkitörések és – különösen a mágneses pólusok 11 évente bekövetkező felcserélődésének idején megszaporodó – napfoltok kialakulásához vezetnek

32. PLazma • Csillagunk plazma állapotban levő anyagból áll. Ebben a halmazállapotban az anyagot alkotó atomokról egy vagy több elektron leszakad és így a plazma ionok és szabad elektronok keveréke. A nagyobb sűrűségű régiók anyaga kétkomponensű folyadékként viselkedik, melynek összetevőit (az elektron- és az ion-folyadékot) elektromágneses erők kötik össze. A kisebb sűrűségű külső régiók esetén különösen furcsa jelenségek tapasztalhatók, mivel az egyes részecskék mozgása és a folyadékszerű viselkedés keveredik. A folyadékszerű viselkedés okozta legfontosabb jelenség a differenciális rotáció.

33. bolygó • A bolygó olyan jelentősebb tömegű égitest, amely egy csillag vagy egy csillagmaradvány körül kering, elegendően nagy tömegű ahhoz, hogy kialakuljon a hidrosztatikai egyensúlyt tükröző közel gömb alak, viszont nem lehet elég nagy tömegű ahhoz hogy belsejében meginduljon a magfúzió. Merkúr · Vénusz · Föld · Mars · Jupiter · Szaturnusz · Uránusz · Neptunusz

34. Bolygók típusai • A Föld-típusú bolygók megnevezéssel jelenleg négy szilárd felszínű bolygótestet foglalunk egy csoportba: a Merkúrt, a Vénuszt, a Földet és a Marsot. • A Föld-típusú bolygókat nagy átlagsűrűség, vasból és/vagy vas-szulfidból álló mag jellemzi. • Az óriásbolygók (gázbolygók, gázóriások, Jupiter-típusú bolygók) a Nap és más csillagok körül keringő égitestek egyik típusa. • Az óriásbolygók a Naprendszer keletkezése idején a Naptól távolabb jöhettek létre, ott, ahol már a víz is kifagyott, és a jégszemcsék is részt vehettek a bolygótestek felépítésében. Továbbá, miután összeállt egy néhányszor tíz földtömegnyi magjuk, gravitációsan is magukhoz tudták kötni a környezetükben lévő gázt

35. Égitestek

36. MeteorOID • A meteoroid egy viszonylag kicsi (homokszem és szikladarab közötti méretű) szilárd test a Naprendszerben Amikor egy bolygó légkörébe lép, a meteoroida súrlódás hatására felhevül Az izzó csóvát meteornak vagy hullócsillagnak nevezzük. Ha a meteoroid bármely darabja eléri a talajt, azt meteoritnak nevezzük. • A meteoroidmérete 100 µm és 10 m közötti, az ennél nagyobb test aszteroida, a kisebb pedig bolygóközi por.

37. Üstökös • Az üstökös olyan Naprendszer-beli égitest, mely a Nap körül, általában elnyújtott pályán kering, és a Nap közelébe érve kómája és a csóvája fejlődik – mindkét jelenség legfőbb oka az üstökösmagot érő napsugárzás. Maguk az üstökösmagok lazán összekapcsolódó jégből, porból és szikladarabokból állnak, méretük néhány kilométertől néhány tíz kilométerig terjed

38. kisbolygó • Egy kisbolygó vagy aszteroida a törpebolygónál kisebb, szabálytalan alakú, szilárd anyagú égitest, mely csillag körül kering. A legtöbb kisbolygó feltehetően a protoplanetáris korongból származik, melyek nem álltak össze bolygóvá a csillagrendszer kialakulásakor. Néhányuk saját holddal is rendelkezik.

39. A csillagköd vagy nebula porból, gázból és plazmából álló csillagközi felhő.

40. A nagy semmi? • A csillagközi anyag a világűrben, a csillagok, galaxisok és egyéb égitestek közötti térben található anyagok összességét jelenti, ugyanis a közhiedelemmel ellentétben a csillagközi tér nem tökéletesen üres; változó – de mindig rendkívül alacsony – sűrűségű gázok töltik ki. • A sötét anyag olyan anyagfajta, amely csillagászati műszerekkel közvetlenül nem figyelhető meg, mert semmilyen elektromágneses sugárzást nem bocsát ki és nem nyel el, jelenlétére csak a látható anyagra és a háttérsugárzásra kifejtett gravitációs hatásból következtethetünk. Az Univerzum tömegének csupán 4,6%-át alkotja a megfigyelhető anyag, 23% a sötét anyag aránya, és 72% a sötét energia.

41. A Föld alakja

42. GEOID

47. Ekliptika

49. Holdfázisok