Prvi koraci u astronomiji

Iznenada se nađosmo unutar teleskopske kupole neke zvjezdarnice koju je ocrtao računar. Prizor je toliko realan, da se čovjek osjeća kao da je stvarno u nekoj velikoj zvjezdarnici.

Požutjele stranice skrivaju puno zaboravljenih znanja
Članak
0Komentari
Broj otvaranja2375


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 je napisao dr. Vladis Vujnović, a objavljen je u časopisu Čovjek i svemir broj 2, iz 1990-1991. godine.

Imamo divnu atmosferu, nju dišemo i u njoj živimo. U njoj se osjećamo kao riba u vodi. Iz nje gledamo u svemir i divimo se kako trepere zvijezde, kako bešumno krozanj leti "zvijezda koja pada", kako se divno u njoj prostire polarna svjetlost, kako se srebrna svjetlost pune mjesečine širi atmosferom.
Zemljina atmosfera, ili zračni omotač, čuva nas i brani od mnogih opasnosti iz svemira, ali nažalost osujećuje nas u mnogim astronomskim pothvatima. U motrenju svemirskih tijela atmosfera nas jako ometa. Svjetlost se širi kroz atmosferu, ali ne pravocrtno. I riba u vodi i čovjek u atmosferi trpe od optičke pojave koja se zove lom svjetlosti (refrakcija).

Naslovnica časopisa Čovjek i svemir broj 2, iz 1990 / 1991. godine.
Slika 1.a pokazuje da riba ne vidi čovjeka u ispravnom položaju, već podignutog za 1/3 jer se, zraka svjetlosti lomi na mjestu gdje svjetlost prelazi iz vode u zrak. Zbog istog razloga ni čovjek ne vidi ribu na pravoj dubini, već mu se čini podignuta za 1/3 dubine. No to smo, sigurno, svi iskusili. Voda nam se čini plića nego što je u stvarnosti, pa u nju znamo zagaziti i potopiti se preko glave. A kada bismo harpunom gađali ribu, kuda bismo ga morali usmjeriti?!
Slika 1.b pokazuje skretanje svjetlosti u atmosferi. Atmosfera nije sredstvo jednoliko kao voda. Gustoća zraka stalno se mijenja od tla prema gore. Zato se smjer svjetlosti mijenja u svakom atmosferskom sloju. Promjena najviše ovisi o prizemnom sloju pa se za točna astronomska mjerenja u trenutku mjerenja mora poznavati temperatura i tlak zraka.
Promjena smjera najmanja je za one zvijezde koje su blizu zenitu, a najveća za one pri horizontu. Koliko je to skretanje u stupnjevima? U astronomskim tablicama naći ćemo podatak da zvijezdu koju vidimo u horizontu trebamo vidjeti ispod horizonta za kut 36'36". To je dobra polovina stupnja. Dakle, objekt na horizontu ustvari je ispod horizonta i mi ga ne bismo vidjeli da nema loma svjetlosti!

Sunčev krug vidimo pod kutom od pola stupnja. Zbog refrakcije Sunce vidimo duže, i istoga dana traje dulje. Vidimo kako Sunce dotiče horizont, a ono je ustvari ispod horizonta! U blizini horizonta dolazi i do drugih pojava, jer su gusti dijelovi atmosfere nepravilni, pa u njima ima i višestrukih lomova svjetlosti.
Sunce često vidimo u obliku jajeta ili prepolovljeno!

Optika Venerine atmosfere sasvim je naročita. Na tom planetu svjetlost mijenja smjer mnogo jače nego na Zemlji; činilo bi nam se da se nalazimo na dnu jame, i da je horizont podignut svuda uokolo nas. No nikakve zvijezde ne bismo vidjeli jer svjetlost ne može izravno proći kroz gustu naoblačenu Venerinu atmosferu. Na njenom nebu nema zvijezda...
Promotrite sliku 2. i odgovorite na pitanja, odgovori će vam reći nešto više o utjecaju Zemljine atmosfere.
- Zašto je Mladi Mjesec u naručju Staroga Mjeseca pepeljaste boje?
- Da li je cijela noćna strana Zemlje u mraku? Zašto noću ne vlada savršen mrak?
- Zašto svjetlosna zraka titra?

Usporedi:

- Teleskopi mjere položaj zvijezde na nebu točno do 0,01". Da li pri mjerenju položaja zvijezde smijemo zaboraviti na utjecaj loma zraka u atmosferi?
- Koliko kutnih minuta sadrži polovica stupnja?
- Da li lom svjetlosti moramo uzeti u obzir i pri promatranju zvijezda s površine Venere? (OPREZ!)

Amaterski dalekozori

Nebo možemo gledati samo očima, ali možemo upotrijebiti i dalekozore (teleskope, durbine). Najjednostavniji dalekozor, onaj koji se uvlači a koriste ga pomorci jednako je u načelu izgrađen kao i najsloženiji astronomski teleskop (sl. 3.a).
Svjetlost zvijezde - t.j. svjetlećeg predmeta, pada na teleskop i sabire se lećom koja se zove objektiv a zatim prolazi okularom. Pogledamo li u okular, vidjet ćemo zvijezde - mnogo zvijezda, mnogo više i sjajnijih nego što ih vidimo bez teleskopa (sl. 3.b). Zašto? Objektiv stvara sliku predmeta na mjestu gdje se zrake skupe; okular je leća kojom promatramo tu sliku.

Ima i drukčijih dalekozora. Onaj s dva objektiva i okulara - po jedan okular za svako oko (sl. 4.a), zove se dvogledom (binokularom) ili kazališnim staklom - jer se maleni primjerci takvih dalekozora nose u kazalište.
Amateri, ljubitelji neba, koriste za promatranje noćnog neba dvoglede i ostale male dalekozore. U upotrebi je često i dalekozor koji je izumio Newton, a zove se Newtonovim reflektorom (sl. 4.b).

UČINIMO POKUS I IZVEDIMO POUKU:

Uzmimo sabrinu leću i jednog sunčanog dana fokusirajmo Sunčevu svjetlost na papir. Što vidimo na papiru, na mjestu na kojemu se zrake sastaju? Što će se dogoditi za neko vrijeme s papirom i zašto?

NIKADA NI NE POKUŠAJ PROMOTRITI SUNCE KROZ LEĆU ILI TELESKOP, JER...

Teleskop kao projektor za Sunce


Sunce se veoma lijepo promatra u projekciji, kad nam teleskop služi kao projektor. Postavimo ravnu plohu papira u produženju teleskopa (sl. 5) i na nekoj udaljenosti od okulara, ugledat ćemo na papiru oštru sliku. (Oštra slika se može postići i pomicanjem okulara u cijevi.)
Odmah prepoznajemo oštar sunčev rub, a na disku (Sunčevu krugu) ugledat ćemo po koju pjegu. Veće pjege pokazivat će tamnije središte i ovlaš ocrtani rub. Zapazimo da se pjege grupiraju i rijetko ih očuvamo same!

Pokušajmo prebrojati pjege. Vidjet ćemo npr. da ima 15 pjega, što samostalnih, što smještenih u tri grupe. Želimo li provoditi popis pjega i proučavati što se s njima događa dan na dan, zapamtimo pravilo: "pjegavost" Sunca označava se zbrojem vidljivih pojedinačnih f i deseterostrukim brojem grupa, 10g. U opisanom primjeru zbroj iznosi f + 10g = 45. Taj dan Sunčeva je aktivnost dakle obilježena brojem 45 (Wolfov relativni broj).

Osim pjega, u projekciji nećemo zapaziti druge pojave na Suncu kao što su protuberancije, oblici korone... jer se to može vidjeti samo uz pomoć opremljenih, profesionalnih teleskopa. Projekcija je najjednostavniji postupak za opažanje Sunčeve površine.

ODGOVORI

- Zašto se jedna leća dalekozora zove objektiv, a druga okular? Da li slika predmeta mora uvijek biti u žarištu objektiva, ili je tamo samo u slučaju kada je predmet jako daleko, npr. zvijezda?
- Da li je razmak među zvijezdama jednak kad ih promatramo sa i bez teleskopa?
- Da li se dalekozorom vide zvijezde jednako sjajno kao i bez njega? Pojave li se i takve zvijezde, koje bez teleskopa ne bismo vidjeli?
- Prouči put zraka u Newtonovom reflektoru! Što se događa s usporednim zrakama koje padaju na ugnuto zrcalo? Gdje je žarište, gdje okular?
- Kako se jednostavno i bezopasno promatra površina Sunca?

PAMETNE GLAVE ZNADU I PAMTE!

Objektiv - leća uperena u predmet (umjesto leće može i zrcalo).
Okular - leća kroz koju oko promatra.
Kutno povećanje. (Dalekozor ima svojstvo da prividno poveća kut između predmeta).
Svjetlosna moć. (Dalekozor skuplja više svjetlosti nego samo oko.)
U žarištu (fokusu) objektiva smještena je slika predmeta koji se nalazi u beskonačnosti. U žarištu se koncentrira energija koju zrači Sunce, pa se tu neke tvari mogu i zapaliti...
Reflektor je teleskop kojemu kao objektiv služi zrcalo. Teleskop koji kao objektiv ima leću, zove se refraktor.

Veliki astronomski teleskopi

Zašto se u astronomiji koriste veliki teleskopi? Uloga dalekozora je u biti u tome da pojača mogućnosti oka: da vidi oštrije i da vidi svjetlost koja je nedostatna za oko; to znači - da vidi dalje. Kada se kaže da je teleskop velik, ustvari se misli na to da ima veliki objektiv. Fizička veličina objektiva označena je velikom površinom i velikim promjerom - upravo to je važno zbog svojstava svjetlosti. Velika površina prikupi mnogo svjetlosti, pa se mogu zabilježiti i astronomski objekti veoma slabašnog sjaja. Objektiv promjera 5 m skupi 500.000 puta više svjetlosti nego jedno oko, pa se zato pomoću tog teleskopa mogu zapažati upravo toliko puta slabiji objekti.

Promjer ima još jednu važnu ulogu, ne samo u pogledu količine svjetlosti. Radi se o tome da se pomoću objektiva većeg promjera vidi oštrije: kako promjer raste, tako se uočavaju sve finije pojedinosti. Dvije bliske zvijezde mogu se razdvojiti većim a ne malim teleskopom - to znaju svi amateri. Razlog finoće detalja koji se dadu promatrati ne leži u pogreškama bez kojih je objektive nemoguće izraditi, već u prirodi svjetlosti. Za neka vrlo fina promatranja, kao pri određivanju promjera velikih zvijezda, čak se istodobno koriste dva teleskopa, razmaknuta za više desetaka metara - tada razmak teleskopa ima ulogu promjera jednog, zamišljenog teleskopa.

Ove godine je u stazu oko Zemlje lansiran zaista veliki astronomski teleskop - "Hubbleov (Hablov) svemirski teleskop", s promjerom objektiva 2,4 m. Sada znamo da je to učinjeno i zato da bi se proučavali slabašni svemirski izvori, i izvori koje treba potanko ispitati i vidjeti odvojeno, a tome cilju jako pomaže i odsustvo atmosfere. Atmosfera ometa zato jer je nemirna, titra, i zato što upija svjetlost.

Kako su stari narodi mjerili nebo, možemo i mi

Dalekozor je otkriven tek prije 380 godina. Zato su se stari narodi a tako i ljudi srednjeg vijeka, koji nisu imali dalekozore, morali osloniti samo na vlastite oči.
Položaj zvijezda dade se odrediti i sa i bez teleskopa. Položaj Sunca i trajanje dana dade se odrediti jednostavnim napravama. Iz prethistorijskog doba poznati su ostaci velikog kamenja, stijenja koje je pravilno poredano; primjer je Stonehenge u Engleskoj. Smatra se da su i staroegipatske piramide služile da se odredi položaj nebeskih tijela, trajanje dana i godine. Za određivanje doba dana, od davnina služe sunčanici (Sunčevi satovi). Izrađivani su kao džepni, stolni (sl. 6.a), zidni - upravo kao i današnji satovi, ili možda kompjuteri, jer su se pomoću njih mogli dobivati zaista raznovrsni podaci.
Najjednostavniji oblik sunčanika sastoji se od gnomona, štapa postavljenog vertikalno (sl. 6.b). Već pri jednodnevnom praćenju sjene koju gnomon baca (najbolje na vodoravnu podlogu), dobivamo bogate rezultate: smjer juga i sjevera - a to znači i istoka i zapada, visina Sunca nad horizontom u bilo koje doba dana, te trenutak koji zovemo mjesno (lokalno) podne. Smjer juga i sjevera određuje podnevnu liniju ili meridijan.

Crtežom je prikazano da je podnevna linija simetrala sjene koju baca osunčani gnomon; zadatak je dakle geometrijski da se odredi simetrala (najbolje crtanjem pomoćnih kružnica s centrom u nožištu gnomona). Okomito na podnevnu liniju treba ucrtati liniju koja spaja istok sa zapadom. Zatim, ako se na podlogu pri bilježenju položaja sjene zapiše i vremenski trenutak (a za to je dovoljan točan digitalni sat koji kontroliramo radiosignalima odnosno signalnom tv-stanice), tada možemo lako ustanoviti kada je sjena bila najkraća, tj. kada se Sunce nalazilo u ravnini meridijana - kada je bilo podne. Nemojmo se začuditi ako nam podne ne padne u 12 sati građanskog vremena, jer za to postoji više razloga. O njima - drugi put.

Osim toga, gnomon dozvoljava da se u svakom trenutku odredi visina Sunca. Za tu svrhu dovoljno je da izmjerimo visinu gnomona i dužinu sjene, te da se geometrijskom konstrukcijom s umanjenim trokutom na papiru veličine bilježnice i uz pomoć kutomjera odredi kut h.

ZADACI:

- Pomoću gnomona odredi meridijan i strane svijeta.
- Odredi trenutak mjesnog podneva i to mjerenje ponovi više puta u godini.
- Odredi visinu sunca h u meridijanu tokom godine.
- Koju najveću visinu Sunce postigne i kojeg je to dana u godini?
- Izmjeri visinu Sunca u meridijanu početkom godišnjih doba. (Kada započinju godišnja doba?) Koliko se promijeni visina Sunca u meridijanu kada prođe četvrtina godine?
Za određivanje položaja zvijezda i proučavanje njihovih gibanja, u upotrebi su bili pribori zvani astrolab, armilarna sfera, kvadrant. Kvadrante velike kao građevine (sl. 7.a) upotrebljavali su Arapi, Indijci i drugi narodi, a u 16. stoljeću zidnim je kvadrantom veliki astronom Tycho Brahe određivao položaj zvijezda bolje nego itko prije njega. U manjem, priručnom obliku kvadrant možemo i mi koristiti (sl. 7.b).

Kako ćemo ga iskoristiti? Sastoji se od drvenog kvadrata u kojem je smješten kutomjer (možete školski kutomjer presjeći i zalijepiti ga za drvenu ploču); na ploči je pomoću dva nišana zadana vizirna linija (vizirna linija mora biti paralelna smjeru povučenom od centra kutomjera do 90°). Treba uočiti zvijezdu i ustanoviti na koji stupanj kutomjera pada nit viska. Viskom je određena vertikalna linija. Viziranjem zvijezde izravno se određuje njezina visina.

ZADACI

- Odredi geografsku širinu mjesta mjerenjem visine Sjevernjače. Provjeri visinu nekih sjajnih zvijezda kada one prolaze meridijanom. Da li im se visina u meridijanu mijenja od dana na dan? (Položaj meridijana poznat ti je iz mjerenja gnomonom.)
- Odredi trenutak kada neka zvijezda prolazi meridijanom. Za koliko se od dana na dan promijeni vrijeme prolaska zvijezde? Ustanovi trajanje zvjezdanog dana!
- Odredi visinu Mjeseca u meridijanu i trenutak prolaska meridijanom. Promatraj Mjesec više dana zaredom. Pokušaj grafički prikazati promjenu visine u nizu dana i izmjenu trenutaka prolaska meridijanom. Kolika je razlika vremena polaska Mjeseca meridijanom od dana na dan?
PAMETNE GLAVE ZNADU I PAMTE:

Glavne strane svijeta su istok, jug, zapad i sjever.
Mjesno podne je trenutak kada se Sunce nalazi u meridijanu (u našim geografskim širinama to je smjer juga).
Sunčev dan je trajanje prividnog okreta Sunca oko Zemlje a to trajanje nije uvijek jednako.
Zvjezdani dan je trajanje prividnog okreta zvijezde oko Zemlje.
Godišnja doba započinju otprilike 21. III, 22. VI, 23. IX i 22. XII.
Obilazeći Zemlju, Mjesec promijeni faze u vrijeme sinodičkog mjeseca koje iznosi 29,5 dana....

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!