Közeli és távoli szomszédaink

Még nem ért véget 2008, a Föld Bolygó Nemzetközi Éve, de már elkezdődött a Csillagászat Nemzetközi Éve, mivel ez a téli napfordulón, 2008. december 21-én kezdődött.
Az ENSZ és az UNESCO által meghirdetett év célja a csillagászat eredményeinek minél szélesebb körű megismertetése, apropója a modern csillagászatot elindító két lényeges esemény - Galileo Galilei első rögzített távcsöves megfigyelésének és Johannes Kepler Astronomia nova című műve megjelenésének - 400. évfordulója.

Mivel lexikonom egyik fő témaköre a csillagászat, úgy gondoltam a csillagászat évéről nekem is "kötelességem" megemlékezni. Földünk éve kapcsán írott Jó öreg anyaföldünk címszavamhoz hasonlóan, ezt is az egész év során bővítgettem.
Megpróbáltam rendszerezetten összeszedni, legalább "felsorolásszerűen" a lényeges témaköröket, hivatkozva meglévő címszavaimra és kiegészítve újabb adatokkal, érdekességekkel.


Főbb témakörök:
Történet, Világunk, Csillagászati eszközök, Csillagok, Naptár, A csillagászat haszna, Zárszó

 

Történet

A csillagászat az egyik legrégebbi tudománynak tekinthető. Ugyanakkor mindig körüllengte valami misztikum. (A mai napig sokan hisznek a csillagjóslásban.)
Régen, a fényszennyezés előtti időszakban, nagyon jók voltak a csillagok vizuális megfigyelési lehetőségei. Biztosan már az ősemberek is észrevettek bizonyos periodikus változásokat, szabályszerűségeket.
Később aztán lassan eljutottunk jelenlegi világképünk kialakulásáig hosszú, kanyargós úton, néha többször felfedezve ugyanazt.

Íme tudománytörténeti táblázatom csillagászatra adaptált része:
kb. i.e. 3000 Babilónia
Az első szisztematikus csillagászati megfigyelések
i.e. 2136 Kína A legkorábbi adat, amely feltehetően egy napfogyatkozásra vonatkozik egy úgynevezett jóscsontba vésett szövegen.
kb. i.e. 1800 Babilónia Feljegyzések a holdkelte és az újhold időpontokról.
kb. i.e. 1700 Babilónia Feljegyzések a Vénuszról
kb. i.e. 1500 Kína Csillagászati feljegyzések többek között üstökösökről és szupernóvákról ("vendégcsillagok").
kb. i.e. 1000 Kína Megadták a földgömb sugarát (225.000 li)
i.e. 700-tól Babilónia Megfigyelési adatok agyagtáblákon: az előző hónap napjainak száma, a holdkelte és a napnyugta időpontjai, a bolygók ekliptikai hosszúsága, a fogyatkozások, a külső bolygók láthatósága, retrográd mozgásuk kezdete és szembenállásuk, a Vénusz és a Merkúr első és utolsó láthatósága, a Hold és a bolygók együttállásai a zodiákus csillagaival
i.e. 310-230 Arisztarkhosz görög csillagász felvázolta az első napközéppontú világképet.
i. e.276-195 Eratosthenes egyiptomi matematikus, filozófus és csillagász kiszámította a Föld kerületét, ami 12500000 sztadionnak adódott (39 700 km).
i.e. 180 - 125 Hipparkhosz görög földrajztudós, csillagász, matematikus felismeri a napéjegyenlőség precesszióját, meghatározta a Hold-hónap hosszát.
i.e. 90 Kína Az első pontos bolygómozgás észlelések, a táblázatok egy láthatóságot ölelnek fel, és precíz közelítést adnak a szinódikus periódusokra.
i.e. 29 Kína Napfoltot észleltek, valószínűleg vagy sűrű ködön, vagy zöld jáde ásványon keresztül.
i.e. 20 Kína Már tudták, hogyan jönnek létre a fogyatkozások.
87? - 165? Ptolemaiosz, Klaudiosz alexandriai görög csillagász, matematikus, földrajztudós megalkotja Föld középpontú (geocentrikus) világképét, amely még az újkor elején is meghatározó volt.
206 Kína Már készítettek fogyatkozás-előrejelzéseket.
903-986 Al Sufi arab csillagász említi először az Androméda-galaxist és a Magellán-felhőket.
1280-1368 között Kína A Yuan dinasztia alatt - a kínai csillagászat fénykorában - már pontos adataik voltak a Nap mozgásával kapcsolatban. Nagy fontosságú a pólusmagasságok leírása. Az ekliptika hajlására a Shou shi kalendárium 23,903 du értéket adott. (Nagyon pontos!)
1473 - 1543 Kopernikusz, Nikolausz lengyel csillagász, orvos, kanonok megalapozta a heliocentrikus (napközéppontú) világrendszert.
1548 - 1600 Bruno, Giordano itáliai domonkos szerzetes, filozófus, csillagász, író az Univerzum végtelenségét hirdette, amiben sem a Föld sem a Nap nem tekinthető középpontnak.
1564 - 1642 Galilei, Galileo olasz fizikus, matematikus, csillagász távcsövével felfedezi a négy legnagyobb Jupiter holdat megcáfolva ezzel a (geocentrikus) világképet.
1625 - 1712 Cassini, Giovanni Domenico olasz származású francia csillagász felfedezi a Szaturnusz 4 holdját és gyűrű legnagyobb rését.
1655 Huygens, Christiaan holland fizikus, csillagász és matematikus felfedezi a Szaturnusz legnagyobb holdját a Titánt.
1676 Römer, Olaf dán csillagász meghatározza a fény sebességét.
1571 - 1630 Kepler, Johannes
német csillagász megalkotja a bolygómozgásra vonatkozó három törvényét. Prágában jelent meg az Astronomia nova (1609) című műve I. és II. törvényével. III. törvényét, az 1619-ben megjelent Harmonicae mundi című írásában közölte.
1730 - 1817 Messier, Charles

francia csillagász összeállítja csillagköd katalógusát.

1801 Lalande, Joseph Jérôme Le Français de

francia csillagász összeállítja kora legátfogóbb csillagkatalógusát.

1736 - 1813 Lagrange, Joseph Louis Comte

francia matematikus, csillagász kidolgozza a librációs pontok kiszámításának módszerét.

1787 Herschel, Sir William (Friedrich Wilhelm)

német származású angol csillagász felfedezi az Uránusz bolygót és annak két holdját.

1749 - 1819 Laplace, Pierre-Simon
francia fizikus, kémikus kidolgozza a Naprendszer keletkezési elméletét.
1758 - 1840 Olbers, Heinrich Wilhelm Mattias
német orvos és csillagász kisbolygókat és üstökösöket fedez fel.
1773 - 1860 Brisbane, Sir Thomas Makdougall

brit katona, csillagász, obszervatóriumot épített.

1804 - 1864 Lenz, Heinrich Friedrich Emil
francia csillagász, akinek számításai alapján a Neptunuszt felfedezték.
1812 - 1910 Galle, Johann Gottfried

német csillagász, a Neptunusz felfedezője.

1819 - 1892 Adams, John Couch

angol csillagász és matematikus, kiszámította a Neptunusz várható helyét.

1842 - 1916 Konkoly-Thege Miklós
a magyar csillagászat és meteorológia úttörője.
1846 - 1919 Pickering, Edward Charles

amerikai csillagász, kidolgozta a csillagok színképeinek ma is használatos osztályozási rendszerét.

1855 - 1916 Lowell, Percival
amerikai csillagász, akinek számításai alapján a Plútót felfedezték.
1857 - 1923 Barnard, Edward Emerson

orosz fizikus, az Amalthea és üstökösök felfedezője.

1868 - 1938 Hale, George Ellery

amerikai csillagász, kimutatta a napfoltok erős mágneses terét.

1873 - 1967 Hertzsprung, Ejnar
dán csillagász, a Hertzsprung-Russell diagramok egyik készítője, publikálója.
1877 - 1957 Russell, Henry Norris amerikai csillagász, a Hertzsprung-Russell diagramok egyik készítője.
1889 - 1953 Hubble, Edwin Powell
amerikai csillagász, felfedezve, hogy a galaxisok színképének vöröseltolódása a távolságukkal arányos (Hubble-törvény).
1905 - 1973 Kuiper, Gerard Peter
amerikai csillagász, akiről a Naprendszer külső övét (Kuiper-öv) elnevezték.
1930 Tombaugh, Clyde
amerikai csillagász felfedezi a Plútót.
1911 - 1960 Seyfert, Carl

amerikai csillagász, akiről a Seyfert-galaxisokat elnevezték.

Rajtuk kívül persze még sokan járultak hozzá (közvetlenül, vagy közvetve) a csillagászat fejlődéséhez.
Külön érdemes megemlíteni az űrkutatás eseményeit, hiszen ezek jó része is kapcsolódik valamilyen formában a csillagászathoz.

 

Világunk

Jelenlegi ismereteink szerint az általunk ismert univerzum mintegy 13,6 milliárd évvel ezelőtt keletkezett az úgynevezett ősrobbanás során. Ekkor egy rendkívül kicsi térrészből kezdett viszonylag gyorsan tágulva kialakulni az a világ, amit ma ismerünk és még mindig tágul.
Korábban egy Flash animációban megpróbáltam szemléletesen bemutatni az ősrobbanás óta történt "fontosabb" eseményeket.
Karl Sagan Kozmosz (Cosmos) című sorozatában láttam ezt az "egy évbe sűrített világmindenség történetet". Bár az általam készült változat elsősorban Földünk eseményeire fókuszál, érdemes megnézni az ősrobbanás kezdeti eseményeit.

A következő képsorozat eredetileg egy Flash animációnak készült. A Flash támogatásának megszűnése miatt ilyen "lebutított" formában mutatom be ennek a képzeletbeli évnek a lényeges eseményeit. A gombokkal lépkedhet, illetve visszaléphet az elejére.

Elejére

Földünk a Naprendszer harmadik bolygójaként mintegy 150 millió kilométernyire kering központi égitestünktől már 4,6 milliárd éve.

A bolygók és a Nap méretarányos grafikája (Baloldalt a Nap széle látható, Földünk balról a harmadik "pötty".)

A Naprendszer bolygói a Naptól való távolságuk sorrendjében a következők:
Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz

A Nap tömege a teljes Naprendszer tömegének 99,87%-a (1.989 x 1030 kg). A "maradék" 0,13%-nyi tömeg 2/3-a Jupiter (1,9 x 1027 kg). A Naprendszer összes többi égiteste (bolygók, kisbolygók, üstökösök, bolygóközi anyag) a Naprendszer tömegének kevesebb mint 0,1 %-án osztozik.

Napunk gravitációs hatása egy körülbelül 2 fényévnyi sugarú gömbön belül "uralkodik", de a Naprendszernek az a része, ahol a bolygók keringenek ennél nagyságrendekkel kisebb. A legkülső bolygó a Neptunusz alig több mint 4 fényórányira kering a Naptól.

Naprendszerünk a 100.000 fényév átmérőjű tejútrendszer Orion ágában található körülbelül 10 000 parszekre (33 000 fényévre) a középpontjától.

Galaxisunk, a tejútrendszer egy 30 galaxisból álló lokális csoport tagja "szomszédunkkal" a 2 millió fényévnyire lévő Androméda galaxissal együtt.

Az általunk jelenleg ismert univerzum százmilliárdnyi hasonló galaxisból áll, amelyek kisebb nagyobb halmazokba csoportosulnak.

A Naprendszer, a tejútrendszer és a többi galaxis méretei elég nehezen foghatók fel. Megfelelő méretarányban kicsinyítve azonban sokkal szemléletesebbé válnak a méretek és az arányok.
A Csillagászat rész Méretek címszavában egy animációban 1:10.000.000.000 méretarányba kicsinyítve mutatom be Naprendszerünk, galaxisunk és a többi galaxis egymáshoz viszonyított méreteit.

 

Csillagászati eszközök

A csillagászati megfigyelések hosszú időn keresztül csak szabad szemmel történtek.

Az első jelentős vizsgálati eszközt a távcsövet Galilei, Galileo használta először "komolyan" 400 évvel ezelőtt. (Éppen ez a csillagászati év egyik apropója.) Később egyre nagyobb, egyre jobb távcsöveket készítettek, de sokáig csak a látható fény tartományát használták a megfigyelésekre.

A rádiócsillagászat a II. világháború után fejlődött ki. Régóta tudták már, hogy a sugárzó égitestek a fényen kívül másfajta elektromágneses sugárzást, így rádióhullámokat is kibocsátanak. Ezzel az észlelés szempontjából is megnyílt a légkör második ablaka.

A földi légkör az elektromágneses hullámok közül a látható fényt (optikai ablak) és a rádióhullámok egy tartományát engedi át (rádióablak).

Az elektromágneses hullámok többi tartományának vizsgálatához ki kellett lépnünk a világűrbe.
Az űrkutatás fejlődésével egyre inkább lehetővé vált a teljes elektromágneses spektrum csillagászati alkalmazása. Jelenleg kifejezetten erre kialakított műholdak biztosítják a röntgen, gamma és infravörös tartomány észlelését egyre jobb felbontással. A csillagászatnak erre szakosodott ágai alakultak ki (gamma-csillagászat, röntgencsillagászat, infravörös-csillagászat).

Az égboltnak ugyanarról a részéről különböző hullámhosszakon készült felvételek:
röntgen tartomány rádióhullám tartomány látható tartomány infravörös tartomány

Az űrkutatás több szempontból is új fejezetet nyitott a csillagászat történetében.
Azóta számos égitest közelébe küldtek eszközöket és olyan megfigyeléseket végeztek, amelyek azelőtt teljesen elképzelhetetlen voltak. Számos égitestre le is szálltak ember alkotta eszközök a Holdra pedig "személyesen" is eljutottunk néhány alkalommal.

Négy felvétel az űrkutatás csillagászati eredményeiből.
Ember a Holdon
A Szaturnusz gyűrűje és Mimas nevű holdja
A Jupiter és Io nevű holdja, illetve annak árnyéka
A Macskaszem köd a Hubble felvételén

A lexikonom összes űrkutatással kapcsolatos címszava legyűjthető a Szójegyzék/Kereső keresőmezőjébe az űrkutatás keresőszót beírva.
Az Érdekességek részben található egy dátum szerint rendezett, az 50 éves évfordulóra készült összeállításom is Űrkutatástörténet címen.

 

Csillagok

Ha tiszta időben, zavaró fényektől távol felnézünk az égre körülbelül 3000 csillagot láthatunk. Egyformának tűnnek, csak a fényerejükben térnek el. Valójában eléggé eltérő méretűek, színűek.
Minden csillag tulajdonképpen egy Gömb alakú anyaghalmaz, amelyet kizárólag saját gravitációs tere tart össze, és amely a belsejében végbemenő magfúziós folyamatok révén energiát termel.
A csillag fontos, megkülönböztető sajátsága a magjában működő természetes atomreaktor; a magban ugyanis a környező anyag tömegvonzásából származó nyomás elegendően nagy a magreakciók beindításához, amelyek közül a legfontosabb a hidrogén átalakulása héliummá. A magreakcióban részt vevő tömegnek mintegy 0,5%-a elektromágneses sugárzássá alakul.
A csillag kialakulásához szükséges legkisebb tömeg a Nap tömegének kb. 1/20-ad része, a legnagyobb csillagok kb. 70 naptömegnyiek.

Az ábrán a különböző típusú csillagok egymáshoz viszonyított méretei láthatók:
- Egy vörös óriás mérete akár a Nap méretének 100-szorososa lehet.
- A fehér törpe pontnyi méretű a nagy képen, (a valóságban kb. Föld méretű.)
- Egy neutroncsillag a valóságban kb. 10 km átmérőjű, egy fekete lyuk pedig még ennél is sokkal kisebb (egy Nap tömegű fekete lyuk átmérője 3 km lenne) a fehér törpéhez viszonyított méretük a kis képen látható.

A csillagok "születnek", "élnek" és "meghalnak", hasonlóan - de azért nagyon másképpen - mint az élőlények.
Életciklusuk a típusuktól függően néhány millió év vagy 10 milliárd évnél is hosszabb lehet.

Az igazán nagy csillagok gyorsan leélik életüket. Fényesen ragyognak 1-2 millió évig, aztán egy látványos robbanásban (szupernóva) megsemmisülnek, egy planetáris ködöt hagyva maguk után benne egy gyorsan forgó neutroncsillaggal.
Ha a "csillagmaradék" tömege nagyobb kb. három naptömegnél, akkor fekete lyuk marad utánuk.

A csillagfejlődés címszóban egy animációban mutatom be egy napunkhoz hasonló csillag életciklusát.

Naptár

Az idő méréséhez valamilyen állandó, stabil, periodikusan ismétlődő jelenség szükséges.
A csillagászat több olyan jelenséget nyújt, amelyek alkalmasak időmérésre:
- a Föld saját tengely körüli forgása
- a Föld Nap körüli keringése
- a Hold Föld körüli keringése

Valószínüleg a leghamarabb a "napnyi" időtartam mérését ismerték fel. Elég könnyen megfigyelhető, hogy bár a világos és sötét időszakok hossza nem egyforma, de egy sötét és egy világos időszak együttes hossza mindíg ugyanannyi.
Ezt az időtartamot nevezzük egy napnak.
Ezt osztották később 24 órára.

Azt is bizonyára hamar megfigyelték, hogy a Hold fázisváltozásai 29,5 naponta ismétlődnek.
Ezzel egy nagyobb időegység a hónap "természetes" alapjai is adottak.

Egy még nagyobb időegység csillagászati alapját adja az az időszak, amennyi alatt a Föld egyszer körüljárja a Napot (amennyi idő alatt a Nap csillagokhoz viszonyított helyzete ugyanarra a pontra ér vissza).
Ezt az időszakot nevezzük egy évnek.
Pontos időtartama 365 nap, 6 óra, 41 perc, 59 másodperc.

Kicsit nehezíti a dolgot, hogy az említett három periodikus jelenség időtartama egymásnak nem egész számú többszöröse. Ezért többféle módszert alkalmaztak és időnként beavatkozásokra volt szükség, hogy a természeti jelenségeket és a naptárt valamilyen módon szinkronba hozzák.

A babiloniak már Kr. e. 2400-ban az évet 12 egyenlő részre osztották fel. Tőlük függetlenül az egyiptomiak is 365 nap és 6 óra hosszúnak mérték, ami nagyon jól megközelíti a pontos értéket.
Az egyiptomiak kezdetben 12 hónap + 11 napos évet alkalmaztak. Később áttértek a 365 napos naptárra.
A kínaiak 12 (29 és 30 napos) hónapja 354 napig tartott, ezért néha mérések alapján beiktattak egy interkaláris hónapot (jian).


Az ennél rövidebb időtartamok méréséhez is rendelkezésre áll egy csillagászati jelenség amit szintén alkalmaztak időmérésre.
A legkorábban Egyiptomban használták a napóra egy egyszerű változatát az árnyékórát. Ez két farúdból állt: az egyik árnyékot vetett a beosztással ellátott másikra.
Később a baloldali animációban látható "korszerűbb" napóra változatot alkalmazták. Hasonlók napjainkban is láthatók, inkább érdekességként, díszítő térplasztikaként. Az időmérő funkció nem annyira lényeges.

 

A csillagászat haszna

Az utóbbi időben sokan tarják a csillagászati jelenségot egy haszontalan, fölösleges tudományágnak.
Nem nehéz belátni azonban, hogy ez egyáltalán nem igaz.
Minden nap élvezzük a csillagászati ismeretekből eredő hasznot, bár sok esetben nem tudjuk ezt. Csillagászati ismeretek nélkül nem lenne műholdas telekommunikáció vagy GPS és az időjárás előrejelzés is elég nehezen lenne megoldható.

A csillagászat a legrégibb és legalapvetőbb tudomány, mindig is alapvető jelentőségű volt a többi alaptudomány fejlődése számára, alkalmazásai is rendkívül széleskörűek. A csillagászat és megfigyelései alapvető következményekkel járnak a tudomány, a filozófia, a kultúra és a világegyetem egyetemes fogalma számára.

Minden társadalomnak vannak legendái, mítoszai és hagyományai az égről, a bolygókról és a csillagokról, és ez része az emberiség kulturális világörökségének. Mindennapi életvezetésünk éppúgy világképünkön alapul, ahogy tudományos kutatás a tudományos világképen. A tudományos világkép mondja meg, mik a fontos kérdések, és hogyan lehet ezekre választ találni. A tudományos világkép végső alapja pedig maga a kimeríthetetlen Világegyetem.

Már a néhány ezer évvel ezelőtt csillagászati megfigyelések hozzájárultak az időméréshez, ahogyan ez az előző naptárral foglalkozó részben látható.
Nagyon fontosak voltak a csillagászati ismeretek a hajósok tájékozódásában is.
Az sem elhanyagolható, hogy a csillagászati kutatásokkal más bolygókról szerzett ismeretek hasznosak a Föld "viselkedésének" megismerése szempontjából is.

Budapesten 2009 augusztus 10-13 között, az ELTÉ-n nemzetközi tudományos konferenciát rendeznek Csillagászat és civilizáció címen. A konferencia csillagászatot nemcsak mint szaktudományt, hanem mint közérdekű, egyetemes, mindenki számára izgalmas és alapvető jelentőségű ismeretforrást mutatja be, beleértve a csillagászat és a Világegyetem egyetemes filozófiai, vallástudományi és társadalmi jelentőségét éppúgy, mint a művészetekre gyakorolt inspiráló szerepét, mindannyiunk számára elérhető, lenyűgöző személyes élményét is.

 

Zárszó

A Csillagászat Nemzetközi Éve hivatalosan véget ért a 2010. január 9-10-i padovai zárókonferenciával.
Nekem ennyit sikerült összeállítanom, de persze lexikonom csillagászati része is tovább fejlődik, bővül.
Az eseménysorozat talán sokakat késztetett, késztet majd arra, hogy Galilei kései utódjaiként kisebb nagyobb távcsöveiket az ég felé fordítsák és felfedezzék maguk számára az égbolt csodáit.

(Talán ennek is köszönhető - bár ezt nem említette - hogy 2009-ben egy nagyapa kért tőlem tanácsot távcső vásárlással kapcsolatban. Unokájával szeretné fürkészni a csillagokat.)

 

Felhasznált irodalom