Rastojanje nebeskih tela

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz fizike.

U zavisnosti od veličine, stepena zagrejanosti, sastava i kretanja, vasionska tela mogu se podeliti na: planete, satelite, zvezde, komete, meteore i asteoride. Veliki broj ovih tela nalazi se u prostoru koji se naziva kosmos, vasiona ili svemir, međutim pošto ih vidimo na nebu, usvojen je i naziv nebeska tela. Sam kosmos je izgrađen od velikog broja galaksija, a one se sastoje iz više milijardi zvezda i zvezdanih sistema. Galaksije imaju različite oblike: okrugli, spiralni, eliptični i nepravilni.

Budući da su rastojanja u svemiru tako velika da se ne mogu izražavati merama koje koristimo u svakodnevnom životu, za njihovo izražavanje koristi se astronomska jedinica mere -svetlosna godina. Svetlosna godina pretstavlja rastojanje koje svetlosna zrak pređe za godinu dana prelazeći u svakoj sekundi 300000 km.

Već od najranijih dana su ljudi posmatrali nebo i pokušavali shvatiti kakve su to "svetleće tačkice" na njemu. Prvi poznati astronom je bio grk Ptolomej koji je živeo u 2. veku. On je smatrao da se Zemlja nalazi u središtu svemira i da se planete, Mesec pa i Sunce okreću oko nje. Takođe je primetio da se zvezde kreću pravilnim putanjama a da se planete kolebaju. Ovu pojavu je objasnio tako da je pretpostavio da se planete osim po orbitama kreću i po malim kružnicama. Poljak Nikola Kopernik (1473-1543) je doveo u pitanje Ptolomejevo shvatanje Sunčevog sistema i tvrdio da se Zemlja zajedno sa svim planetama okreće oko Sunca a da se oko Zemlje okreće jedino Mesec. Svoja gledišta je objavio 1543.u knjizi "O obrtanjima nebeskih krugova". Ova njegova knjiga kao i gledišta su bila zabranjena od strane crkve jer je crkva smatrala da je Zemlja u središtu svemira. Jedina greška u Kopernikovom shvatanju Sunčevog sistema je bila u tome što je on smatrao da se planete okreću oko Sunca po savršenim kružnicama. Treće poimanje Sunčevog sistema je uveo danski astronom Tycho Brahe (1546-1601) koji je tvrdio da se sve planete, osim Zemlje, okreću oko Sunca , a da se Sunce okreće oko Zemlje. I on je smatrao da su putanje planeta i Sunca savršene kružnice. Tek je nemački profesor Johannes Kepler (1571-1630) stekao pravo gledište o Sunčevom sistemu. On je prvi tvrdio da se sve planete zajedno sa Zemljom kreću oko Sunca po manje više eliptičnim putanjama.

Sunčev sistem se sastoji od Sunca 9 planeta, 63 meseca, velikog broja kometa i asteroida, međuplanetarnog medija. Možemo ga podeliti na unutrašnji i spoljašnji. U unutrašnji Sunčev sistem spadaju četiri terestričke planete.(Merkur, Venera, Zemlja, Mars) Jovijanske planete čine spoljni Sunčev sistem (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun). Sve planete i asteroidi se okreću oko Sunca u istom smeru u orbitama koje su u blizini ravni koja je određena zemljinom orbitom i sunčevim ekvatorom a naziva se ravan ekliptike. Orbite svih planeta, izuzevši Merkur i Pluton čije su skoro kružne, su elipse sa Suncem u jednom od fokusa elipse. Na donjoj slici se mogu videti približno tačne relativne udaljenosti orbita pojedinih planeta od Sunca. Najudaljenija planetarna orbita se nalazi na 40 astronomskih jedinica od Sunca, ali je zona uticaja Sunčeve gravitacije mnogo šira.

Astronomske jedinice za rastojanje

Od Aristarha (oko 320-250 pre Hrista) do danas uloga čoveka u odnosu prema svemiru se nije bitno promenila - čovek se svodi na posmatrača koji u poređenju sa svemirskim beskrajem postaje svestan vlastite sićunosti. Pa prema tome svedoci smo promene odnosa prema svemiru - od geocentričnog, preko heliocentričnog do galaktičkog svemira. Isto tako zemaljske mere poseduju za svemir neprimereno male jedinice udaljenosti u poređenju s velikim jedinicama vremena. Naime, prihvatanjem vremena putovanja svetlosti za merenje svemirskih udaljenosti, "malom" vremenu od 1s odgovara "vrlo velika" udaljenost od 300 000 Km. Tu ćemo udaljenost zvati jednom svetlosnom sekundom. Udaljenost na kojoj se Zemlja nalazi od Sunca (otprilike 150 miliona kilometra - imenovana astronomskom jedinicom (a.j.) ) optimalna je za život kakav Sunce podržava na Zemlji. Svetlosti treba otprilike osam minuta da prevali taj put. Na vrhu piramide prilagođenosti živog sveta Suncu stoji ljudsko oko, konstruisano tako da prihvata zračenje u području onih talasnih dužina u kojima je Sunce najizdašnije - vidljivoj svetlosti. Sledeće "Sunce", najbliža zvezda Proxima Centauri nalazi se tek na 250 hiljada a.j. Svetlosti, koja kroz svemir putuje brzinom od 300 hiljada kilometara u sekundi, potrebne su četiri godine i četiri meseca da od nje doputuje do nas. Zato je primereniji "svemirski metar" veća jedinica, svetlosna godina ili još veća parsek (1 pc = 3.09 x 1016 m to iznosi 3.26 svetlosnih godina). Da bismo sebi dočarali koliko je praznine u svemiru, evo sledećeg poređenja. Predstavimo li Sunce zrncem prašine veličine 1 mm, Zemljina orbita biće na udaljenosti 10 cm, a Plutonova na 4 m. Najbliža susedna zvezda udaljena je tada 30 km, a središte galaksije otprilike 2 miliona kilometara. Za sledeće poređenje uzmimo da je na Mlečni put veličine 3 cm. Najbliža galaksija je tada udaljena gotovo 1 m, skup galaksija u Devici udaljena je 10 m, a najudaljeniji kvazari preko kilometra. Kako merimo te ogromne svemirske udaljenosti? (I kako uopšte znamo da su one tako ogromne?) Kao i pri merenju zemaljskih udaljenosti, potrebno je prvo ustanoviti svemirske orjentire, objekte dobro poznatih udaljenosti, koji nam onda služe kao podeoci našeg svemirskog metra.
Udaljenosti 50 pc - 10 kpc (Hertzsprung-Russellov dijagram)

Hertzsprung-Russellov dijagram

Većina zvezda sjaji zbog nuklearne fuzije vodonika u helijum. Što su zvezde masivnije to je gravitacioni pritisak u njihovom središtu veći pa je i izgaranje brže, a time su i temperatura i sjaj zvezde veći. Tako najveći broj zvezda zadovoljava relaciju između temperature i sjaja dole prikazanu tzv. glavnim nizom tzv. Hertsprung-Russellovog dijagrama.

Hertzsprung-Russellov dijagram

90% zvezda nalazi se na glavnom nizu Hertzsprung-Russelovog dijagrama. Izuzeci su crveni divovi koji su, iako hladni, vrlo sjajni zbog svoje ogromne površine i beli patuljci koji imaju veliku površinsku temperaturu uprkos malom sjaju. Ovi izuzeci su potrošili svoj vodonik i zato su se udaljile iz glavnog niza.

Astronomska jedinica (AJ) (engl. Astronomical Unit, AU). Astronomska jedinica je jednaka prosečnoj udaljenosti Zemlje od Sunca. Danas prihvaćena mera za AJ je 149.597.870.691 metara (približno 150 miliona kilometara).

Koristi se često u astronomiji za međuplanetska rastojanja, tj. u okviru Sunčevog sistema ili drugih planetarnih sistema. Za međuzvezdana rastojanja koriste se veće jedinice, svetlosna godina i parsek.