Koliko su daleko zvijezde?

Za zemaljske potrebe sasvim je dovoljna mjera kilometar ili metar. Pješice, išli bismo danima da prevalimo udaljenost od recimo 100 km, avionu za to treba nekoliko minuta leta, svemirskom brodu desetak sekundi.

Požutjele stranice skrivaju puno zaboravljenih znanja
Članak
0Komentari
Broj otvaranja34235


Rubrika Škrinjica donosi vam tekstove od prije nekoliko desetljeća, kao osvrt i podsjetnik na neka druga vremena u kojima su se ljudi također bavili znanošću ali malo drugačije negoli je to danas običaj. Odabrali smo tekstove koje su nekada pisali naši prijatelji i kolege od kojih smo učili kako se baviti znanošću, ali i kako bismo ih izvukli iz zaborava. Nadamo se da ćete uživati čitajući ih.

Tekst su napisali Tatjana i Gustav Kren, suradnici Zvjezdarnice u Zagrebu, a objavljen je u časopisu Čovjek i svemir broj 6, iz 1976-1977. godine.

Mi, stanovnici Zemlje, imamo veliku sreću: atmosfera što nas okružuje providna je i dozvoljava sjaju zvijezda da treperavo prodre do naših pogleda, pokrene slijed pitanja i načne otkrivanje tajni Svemira. Već se i spiljski pračovjek, zacijelo, onako kako je znao i umio, pitao što znače te blistave iskrice na nebu. S vremenom on će stvoriti moćne "bogove" da bi nadnaravnim silama objasnio ono što nije mogao objasniti zakonitostima prirode koje nije poznavao. Trebalo je proći mnogo vremena da čovjek otkrije barem djelić prirodnih zakona, da se u povijest ljudskih saznanja upišu imena kao što su: Tales, Eratosten, Kopernik, Galilei, Newton, Kepler, Einstein...

Naslovnica časopisa Čovjek i svemir broj 6, iz godine 1976/1977.
Što su zvijezde?

Nad nama, iz noći u noć, postojano treperi bezbrojno mnoštvo više ili manje blistavih zvijezda. Svaka je od njih sunce poput našeg, veće ili manje, toplije ili hladnije, izvor ogromne energije zračenja raznih vrsta (topline, svjetlosti...). No, naš ih pogled razlikuje samo po njihovom prividnom sjaju. Tako je npr. zvijezda Sirius iz zviježđa Velikog Psa najsjajnija zvijezda čitavog neba, naravno, ako izuzmemo naše Sunce. Ali sjaj zvijezda je varljiv, a pravu tajnu njihovih veličina kriju ogromne udaljenosti. Te su neshvatljivo goleme udaljenosti uzrok tome da čak ni životni vijek čovjeka, a ponekad ni stoljeća, nisu dovoljni da bi se zamijetio bilo kakav pomak neke zvijezde s onog mjesta na kojem je nalazimo iz noći u noć (otuda i naziv - "zvijezde stajačice"). Time, naravno, mislimo na njeno kretanje prema ostalim zvijezdama, a ne na prividni dnevni ophod oko Sjevernjače.

Što su zviježđa?

Na vedrom nebu, prepunom blistavih zvijezda, uz malo mašte mogu se vidjeti i "likovi" ljudi, životinja i stvari, što ih obrazuju zvijezde stajačice svojim, prividno stalnim, međusobnim rasporedom, Tako je nastao pojam "zviježđa". Još i danas se, najčešće, služimo nazivima koje su dali pojedinim rasporedima zvijezda, stari Grci, Arapi, Rimljani ili naši narodi. Znatan broj ljudi čuo je, barem, za zviježđa Velikog i Malog Medvjeda, što nije ni čudno, jer se u repu Malog Medvjeda smjestila zvijezda Sjevernjača oko koje se prividno, tokom noći, giba svaka zvijezda, odnosno svako zviježđe na nebeskom svodu. Razlog je tome što se Sjevernjača momentalno nalazi baš u blizini onog mjesta, gdje zamišljena Zemljina os u produženju sjevernog zemaljskog pola "probija" (prividno) nebeski svod u točki koju nazivamo "Sjeverni nebeski pol". Na našoj geografskoj širini od oko 45°, Sjevernjača je otprilike na polovici visine između zenita i obzora. Kako se sve zvijezde prividno kružno gibaju oko nje, sva zviježđa osim sedam najsjevernijih (Veliki i Mali Medvjed, Zmaj, Cefej, Kasiopeja, Ris i Žirafa - koja nazivamo "cirkumpolarnim"), tokom godine zalaze ispod obzora i nisu vidljiva. Spomenutih sedam, opisuju oko Sjevernjače kružnicu koja ne zahvaća područje ispod obzora, pa su vidljiva cijele godine (a također i cijele noći).
Time smo samo djelomično odgovorili na pitanje - što su zviježđa. Naime, bilo bi logično pomisliti da su zvijezde jednog zviježđa međusobno zavisne. No, istina je sasvim drukčija. Zvijezde su samo prividno jedna prema drugoj u stalno istom položaju. U stvarnosti, svaka je od njih na različitoj udaljenosti od našeg Sunca, kako je prikazano i na našem crtežu zviježđe Kasiopeje. Kako smo već napomenuli, za uočavanje promjene položaja neke zvijezde "stajačice" potrebne su - ne godine i vjekovi nego stoljeća i tisućljeća: eto tako, gigantska zvijezda Arktur, koji spada među "brže trkače" na nebu (a giba se kroz svemirska prostranstva 100 puta brže nego topovsko tane!) - pomakao se u posljednjih 1000 godina (tj. od vremena dolaska Mađara u Panoniju pa do danas!) - jedva za prividnu širinu Mjeseca na nebeskom svodu. Stoga nije čudo da nam, na primjer, spiljski crteži našeg davnog pretka potvrđuju da je zviježđe Velikog Medvjeda (tj. "Velika Kola") nekad više ličilo na motiku pred kojih 50.000 godina, a u dalekoj budućnosti, također više neće biti ni spomena o liku, kakav danas poznajemo.

Pojedina zvijezda u nekom zviježđu može zračiti toliko svijetla da nam izgleda sjajnija od neke druge koja je tisuće puta bliža, ali zrači toliko manje svjetlosti. Vrijedi obratno kao što je npr. slučaj s već spomenutim Siriusom, koji je od nas udaljen svega 8,7 svjetlosnih godina i slovi kao najsjajnija zvijezda cijelog neba, ali je inače, sasvim prosječna zvijezda, za razliku od npr. zvijezde Betelgez u zviježđu Oriona, koja je prividno manje sjajna od Siriusa, a u stvarnosti je Sirius promjerom oko 2 puta veći od našeg Sunca, dok je Betelgez promjerom čak oko 350 puta veći od našeg Sunca, ali je udaljen 470 svj. godina.
Zvijezde nam, kad ih gledamo, izgledaju samo više ili manje sjajne, ali podatak - koliko su velike i koliko su daleko,
mogu nam, dati tek vrlo točna mjerenja različitim metodama. Na crtežu su prikazane različite udaljenosti i
veličine glavnih zvijezda u zviježđu Kasiopeja

Dakle, vidljivo je iz svega navedenog, da prividni sjajevi zvijezda ne govore ništa pobliže o njihovoj udaljenosti. Zato su astronomi uveli naziv "apsolutna veličina" (sjaj) zvijezda, koja govori o njihovom stvarnom, istinskom sjaju pomoću kojega se može odrediti i njihova udaljenost, što će nam poslužiti kao tema za članak u jednom od idućih brojeva našeg časopisa.

Mjere za udaljenosti u astronomiji

Za zemaljske potrebe sasvim je dovoljna mjera kilometar ili metar. Pješice, išli bismo danima da prevalimo udaljenost od recimo 100 km, avionu za to treba nekoliko minuta leta, svemirskom brodu desetak sekundi, a svjetlost u jednoj sekundi prevali 3000 puta veću udaljenost. Zemlja je prosječno udaljena od Sunca oko 150 milijuna kilometara i tu udaljenost nazivamo 1 astronomska jedinica (1 A. J.). Za naš Sunčev sustav to je dovoljna mjera. No, svjetlosti je potrebno svega 8 minuta i 20 sekundi da prevali tu udaljenost. 1 godina svjetlosti je, dakle, ona ogromna udaljenost koju svjetlost prijeđe, prevaljujući u 1 sekundi 300.000 km, za zemaljskih godinu dana. A to je nezamisliva cifra od okruglo 10 bilijuna km (9,4605 x 1012). Ova se mjera najčešće upotrebljava, ali postoji još jedna, vezana uz naš svijet. To je "parsek" koji iznosi 3,23 svjetlosnih godina (s. g.) i označava onu udaljenost s koje se polumjer putanje Zemlje oko Sunca vidi pod kutem od 1 lučne sekunde. Mi ćemo u ovom prikazu udaljenosti zvijezda koristiti za mjeru udaljenosti svjetlosnu godinu.

Kako se mjeri udaljenost zvijezda?

Kako da se izmjeri udaljenost neke zvijezde, kad ponekad čak ni stoljeća nisu dovoljna da se opazi ni najmanji pomak? Pomnim promatranjem i bilježenjem zapažene su zvijezde, kod kojih se, ipak, tokom vremena, može zamijetiti, istina vrlo malen, ali za naše potrebe zlata vrijedan pomak. Takvim zvijezdama može se izračunati udaljenost tzv. trigonometrijskom metodom. (Vidi crtež na str. 19.). Cijela tajna je u tome da se vrlo precizno mjeri položaj zvijezde, kad je Zemlja u određenom položaju na svojoj putanji, a zatim na drugom, toj točki suprotnom položaju na putanji. Time se dobiva vrlo mali kut, čija je polovina tzv. kut paralakse zvijezde (kod Proksime Centauri kut paralakse je npr. 0,751 lučne sekunde, a 1 lučna sekunda je otprilike 1800-ti dio promjera punog Mjeseca, gledanog sa Zemlje, pa je prema tome kut paralakse nama najbliže zvijezde 2360-ti dio prividnog promjera punog Mjeseca). Prema crtežu, lako je shvatljivo da - kad znamo kut a polumjer putanje Zemlje oko Sunca nam je poznat - jedina nepoznanica je udaljenost. koju tada možemo vrlo lako izračunati trigonometrijskom metodom.

Poznati njemački matematičar i astronom Friedrich Wilhelm Bessel odredio je 1838. godine udaljenost zvijezde "61 Labuda" za koju je dobio da je udaljena od nas 10,5 s.g. i koja je tako postala prva zvijezda kojoj je izračunana udaljenost. Svega dvije godine kasnije ustanovio je astronom Henderson da je zvijezda Toliman (Alfa Centaura) još bliža od "61 Labuda" tj. da se nalazi na udaljenosti od oko 4,3 s.g. Zvijezda Proksima (- latinski: "najbliža") u dvojnom sistemu Alfa Centauri poznata je danas kao nama najbliža zvijezda. Za preciznija mjerenja 1904, godine uvedena je i fotografska metoda. Zahvaljujući razvoju astronomskog instrumentarija i njegovoj preciznosti do danas je trigonometrijskom metodom određena udaljenost za preko 6000 zvijezda. Udaljenosti već izmjerenih zvijezda više puta se provjeravaju, a rezultati se također uspoređuju s rezultatima mjerenja udaljenosti drugim metodama.

Kad bismo Sunce "stisnuli" na veličinu od 1 i po milimetra...
Gornji crtež prikazuje udaljenosti bližih zvijezda u uspoređen ju s veličinom Jugoslavije. Kao osnova za mjerilo uzeta je daljina Zemlja-Sunce (150 milijuna kilometara). Ako to smanjimo milijun milijuna puta (tj. bilijun puta!) - onda bi na tom mjerilu Zemlja bila daleko od Sunca 150 milimetara (odnosno 15 centimetara). Sunce bi na tom mjerilu imalo promjer od samo 1,5 milimetra, Mars bi bio daleko 22 centimetra, Jupiter 78, a najdalji planet, Pluton - 6 metara. Dakle, čitav bi Sunčev sustav stao u malo veću sobu! Međutim, kad bismo htjeli u tom mjerilu prikazati daljinu zvijezda, ne bi bio dovoljan ni prostor čitavog Zagreba, a ne samo veća soba: najbližu zvijezdu Proksimu Centauri morali bismo, naime, staviti negdje oko Krapine, Siriusa negdje kraj Varaždina, a Aldebarana - na albansku granicu! Za Antares nam ne bi bio dovoljan ni prostor čitave Jugoslavije, jer bismo ga trebali smjestiti negdje oko Kanarskih otoka na zapadu Afrike, a najbliža galaksija bila bi na tom mjerilu 5 puta dalje od samog Mjeseca...

Koliko su daleko zvijezde?

Na crtežu na drugoj stranici omota pokušali smo objasniti udaljenosti pojedinih, nama bližih zvijezda u usporedbi s Jugoslavijom gdje je udaljenost, koja predstavlja jednu svjetlosnu godinu, predočena na crtežu. Sunčev sustav smo smjestili u Zagreb. Prema stvarnoj veličini Jugoslavije udaljenost Zemlje od Sunca pri tome iznosi svega 15 centimetara! Ako Sunce zamislimo kao točku u središtu Zagreba, onda se zemaljski svemirski brod, stigavši do Jupitra, pomaknuo za 80 centimetara od naznačene točke (u središtu Zagreba!) a do Plutona za nepunih 6 metara. U usporedbi s dimenzijama naše Galaksije ("Kumovske Slame"), koja je "duga" kojih 100.000 svjetlosnih godina, naša letjelica se nije još ni pomakla s mjesta! Već do najbliže zvijezde trebala bi u tom mjerilu (tj. od točke u središtu Zagreba) prevaliti udaljenost od 41 kilometar (!), a što se brzine tiče, kad bi se kretala brzinom svjetlosti, trebalo bi joj 4,26 godina. Uzmemo li da se svemirski brod kreće pravocrtno nekom prosječnom, danas mogućom brzinom, na primjer, s 30 km/s, trebalo bi mu otprilike 42.000 godina da stigne do Proksime Centauri!

Mjerenje paralakse
Crtež iznad prikazuje kako se mjeri udaljenost zvijezde pomoću kuta zvanog "paralaksa" (kut "p" na našem crtežu). Paralaksa se dobije tako da mjerimo položaj zvijezde na nebeskom svodu dva puta uzastopno u vremenskom razmaku od pola godine tj. dok Zemlja na svom godišnjem putu oko Sunca ne dođe u suprotnu točku svoje putanje (- ova je na crtežu prikazana većom elipsom). Pritom se Zemlja pomakla u svemirskom prostoru za čitavih 300 milijuna kilometara a uslijed toga se i zvijezda za promatrača sa Zemlje prividno pomakla na nebu opisavši prividno jednu malenu elipsu (prikazanu na gornjem dijelu crteža). A polovica toga pomaka (zapravo kuta) upravo jest ta glasovita paralaksa koju toliko traže astronomi da bi onda, kad je uspiju izmjeriti - sasvim jednostavnom matematičkom operacijom iz nje izračunali udaljenost zvijezde (- vidi detaljnije objašnjenje u tekstu).

Ostale blistave zvijezde na našem nebu još su mnogo udaljenije. Tako je Altair daleko 16 svjetlosnih godina, Vega 26 s.g. Arktur 35 s.g, Spika 220 s.g, a Antares 365 s.g. Kad bismo htjeli na našem crtežu istim mjerilom prikazati udaljenost Spike, našu kartu bismo morali produžiti do Moskve(!), a Antares bi morali smjestiti na Kanarske otoke u Atlantskom oceanu! (Sunčeva kugla je u ovom mjerilu promjera 1,4 milimetra, a Antares, koji je promjerom 300 puta veći od Sunca, kugla je promjera 42 centimetra). Ovo mjerilo je već nedovoljno za predočavanje u zemaljskim udaljenostima da bismo prikazali koliko je od nas udaljena nama najbliža galaksija tzv. Andromedma maglica (udaljena preko 2 milijuna s.g.), a kamoli dimenzije još daljeg Svemira.

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!