Astronomie ( 1 ). Obiect. Structura Universului. Radioastronomia

Motto :  -  ... Si daca are sa moara,

ia-l si imparte-l intr-o multime de stele :

Va infrumuseta bolta cereasca asa de mult,

incat toti se vor indragosti de noapte

si nimeni nu va mai adora soarele.  William Shakespeare, “ Romeo si Julieta “ in Camelot, John F. & Jacqueline Kennedy, Alan Posener

Obiectul astronomiei

Cuvantul “ astronomie “ provine de la cuvintele grecesti :

§       Astron, care inseamna “ astru “, si

§       Nomos, care inseamna “ lege “.

Astronomia este stiinta care studiaza miscarile, structura si evolutia corpurilor ceresti, si sistemelor formate de ele.

Astronomia este una dintre cele mai vechi stiinte, si a aparut din nevoile practice.

Omul primitiv – pãstor sau agricultor – a observat pe cer stelele.

El a vazut ca stelele nu sunt uniform raspandite, ci sunt grupate in diferite configuratii, pe care le-a numit constelatii.

Disparitia si reaparitia succesiva a constelatiilor, ii dadeau indicatii despre inceputul anotimpurilor, deci ii dadeau posibilitatea sa se orienteze in muncile sale.

Deplasarea turmelor prin stepe, a caravanelor prin pustiuri, a corabiilor pe apa, necesita puncte de reper vizibile.

Stelele, Soarele si Luna sunt asemenea repere.

Deci, corpurile ceresti i-au oferit omului repere referitoare la timp si spatiu, pe care le utiliza pentru necesitati practice.

Omul a inceput sa observe aceste corpuri, sa le studieze.

Astfel a aparut astronomia.

Cand si unde ?                                                                                           

Oriunde a fost ceruta de necesitati, si la epoca cand dezvoltarea fortelor de productie a pretins acest lucru. Apare in Chaldeea, Egipt, India, China sau America Centrala, dar la epoci diferite.

Azi, astronomia ne ajuta inca la orientarea pe mare, in vazduh sau pe uscat.

Mai mult, astronomia ne permite sa stabilim unitatile de timp, ora exacta, calendarul, si sa prevedem o serie de fenomene naturale, precum : eclipse, aparitia cometelor, flux-reflux, fazele Lunii, etc.

Din studiul astrilor, in special al Soarelui, rezulta proprietatile materiei in conditii diferite de cele terestre.

Elementul heliu a fost descoperit prima oara, in atmosfera Soarelui.

Astronomia, alaturi de alte stiinte, ne da posibilitatea de a cunoaste natura si manifestarile ei, legile ei, ne ajuta sa ne formam o conceptie justa despre lume.

Structura Universului

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au observat ca stelele rasar si apun.

Ei au dedus, asa cum le indicau simturile, ca ele se rotesc in jurul Pamantului imobil, ca Luna si Soarele se misca fata de ansamblul stelelor, si ca Pamantul se afla in centrul lumii.

Datorita distantelor mari, astrii apar ca niste corpuri de forma imuabila, de unde ideea ca aceste corpuri sunt formate din materie cereasca neschimbatoare, in opozitie cu materia pamanteasca, supusa transformarilor.

Atat de puternic era inradacinata aceasta conceptie gresita, incat atunci cand cometele au fost vazute ca isi schimba, nu numai pozitia, ci si forma, ele au fost considerate ca fiind fenomene atmosferice, ca si curcubeul.

Odata cu dezvoltarea stiintelor naturii, ratiunea umana s-a impus simturilor, inlocuind aparentele, prin realitatea confirmata de observatii.

Astfel, inca din secolul al XVI-lea, Copernic a aratat ca Pamantul se roteste in jurul axei sale.

Pamantul impreuna cu celelalte planete, au miscari de Revolutie in jurul Soarelui, care domina prin masa sa mult mai mare, si prin rolul sau de sursa de lumina si caldura.

Giordano Bruno a sustinut nemarginirea lumii, presupunand ca exista si alte corpuri locuite.

Galileo Galilei, cu prima luneta astronomica pe care a construit-o, constata asemanari in natura Pamantului si a Lunii, iar analiza spectrala aplicata in astronomie, in a doua jumatate a secolului al XIX-lea, a dovedit ca materia in Univers este aceeasi, avand la baza aceleasi elemente chimice.

Soarele este o stea oarecare, a unei mari ingramadiri stelare, numite Galaxie.

Pe baza observatiilor de veacuri ale omenirii, azi suntem in masura sa dam un tablou al structurii acelei parti din Univers, care este accesibila observatiilor noastre.

Pamantul este un corp aproape sferic, cu raza medie de 6 370 km, care, rotindu-se in jurul axei sale cu perioada de aproximativ 24 de ore, ne poarta prin fata cerului instelat, dandu-ne falsa impresie a rotatiei cerului.

Pamantul primeste energie de la uriasa masa a Soarelui, care este de 333 000 de ori masa Pamantului.

Soarele, aceasta uriasa masa, impune atat Pamantului, cat si celorlalte corpuri asemanatoare – planetele – miscari de Revolutie, in baza legii atractiei universale.

Deci Soarele este centrul sistemului nostru planetar.

Soarele este astrul datator de energie, avand pe suprafata temperatura de 6 000 K.

Raza sa este egala cu 109 raze terestre, fiind aflat la o distanta de aproximativ 150 milioane km de Pamant, distanta parcursa de raza de lumina, in circa 8 minute.

In jurul Soarelui graviteaza 9 planete mari, corpuri reci fara lumina proprie, care sunt vazute datorita luminii solare pe care o reflecta.

Cea mai mica planeta este Mercur, avand raza egala cu aproximativ o treime din raza terestra ( 0, 37 R ) , iar cea mai mare este Jupiter cu raza egala cu 11 raze terestre.

Masurand distantele astronomice, prin timpul necesar luminii de a le parcurge cu viteza sa de circa 300 000 km/s , Mercur  se afla la numai 3 minute de Soare, in timp ce planeta cea mai indepartata, Pluton, se afla la distanta de aproape 7 ore.

Materia din acest spatiu cu raza de 7 ore, formeaza sistemul solar.

In jurul majoritatii planetelor graviteaza satelitii lor.

Pamantul are un satelit natural, Luna, cu raza egala cu 0, 27 raze terestre, si un numar din ce in ce mai mare de sateliti artificiali, creatii ale ratiunii omului.

Sistemul solar numara 59 de sateliti naturali.

Intre planetele Marte si Jupiter, se misca peste 2 000 de corpuri mici, care au miscari de Revolutie in jurul Soarelui, si care provin probabil, din dezagregarea unei planete mari.

Ele se numesc planete mici.

Mai exista sute de comete, dintre care majoritatea apar la intervale regulate de timp, apoi o puzderie de corpuri de dimensiuni foarte variate, de la mase de mii de tone, pana la acelea de ordinul miligramelor, numite materie meteoricã.

Ele se pun in evidenta in trecerea lor prin atmosfera terestra, unde se aprind datorita frecarii cu aerul.

Printre aceste corpuri se afla materia rarefiata, de gaze si pulberi, numita materie interplanetara.

Toate celelalte corpuri vizibile pe cer sunt stelele, imense sfere gazoase incandescente, ca si Soarele, care este o stea relativ mica.

Astfel, stelele Betelgeuse din constelatia Orion, si Antares din constelatia Scorpionul, cu diametrul de 300, respectiv de 500 de ori mai mare decat al Soarelui.

Stelele se gasesc la distante imense de noi : cea mai apropiata, Proxima Centauri, fiind la 4 ani lumina, iar cele mai indepartate ce pot fi observate cu instrumentele actuale sunt la zeci de mii de ani-lumina.

Unele stele au sisteme planetare ( 61 Lebada, etc. ).

Stelele sunt formate :

§       dintr-un singur corp - stele simple, sau

§       din doua corpuri – stele duble, sau

§       mai multe corpuri – stele multiple.

Stelele nu sunt distribuite uniform in spatiu, putandu-se prezenta sub forma de ingramadiri distincte, numite roiuri stelare :

§       Deschise – cum sunt Pleiadele, sau

§       Globulare – ca roiul M 13 din Hercule.

Spatiul dintre stele nu este gol, ci ocupat de materie interstelara, formata din gaze si praf, care uneori iluminata de stele, ne apare sub forma unei pete luminoase difuze, numita nebuloasa.

Toate stelele vizibile, impreuna cu materia interstelara dintre ele, formeaza o ingramadire uriasa, numita Galaxie.

Galaxia are o forma lenticulara, cu axa mare de 100 000 de ani-lumina, si axa mica de 16 000 de ani-lumina.

Numarul stelelor din Galaxie se evalueaza la 150 de miliarde.

In afara de Galaxia noastra, mai sunt catalogate circa 101 miliarde de galaxii.

Printre acestea, Galaxia din Andromeda, M 31, aflata la distanta de 2 milioane ani-lumina, este vizibila cu ochiul liber din tara noastra.

Galaxiile la randul lor, se grupeaza in :

§       Grupuri, si

§       Roiuri,  de galaxii.

Intre ele exista materie foarte rarefiata, numita materie intergalactica, sub forma de stele si pulberi.

Aceasta imensa materie accesibila observatiei se numeste Metagalaxie.

In prezent, galaxia cea mai indepartata observata optic, se afla la 5 miliarde ani-lumina – o galaxie din constelatia Boarul.

Radioastronomia – pe calea undelor radio – detecteaza galaxii, pana la distante de cateva ori mai mari ca cele ale galaxiilor detectate optic.

Sa incercam sa exprimam in cifre, repartitia materiei in Metagalaxie.

Raza sistemului solar, pana la limita exterioara a braului cometar, este de circa 150 000 de unitati astronomice – considerand ca unitate astronomica, distanta medie de la Pamant la Soare -, adica de 2 X 10¹⁸ cm aproximativ 2 ani-lumina.

Marea majoritate a masei sistemului planetar ( 99, 86 % ) fiind concentrata in Soare, daca vom reduce volumul Soarelui la 1 cm³, sistemul solar s-ar prezenta printr-o sfera cu un volum de 10 ²² cm³.

Deci in sistemul solar avem 1 cm³ de materie la 10 ²² cm³, ca o picatura de ploaie intr-o sfera cu raza de 65 km.

Aceasta este densitatea medie a materiei din Galaxie, deoarece distanta medie dintre stele fiind de 4–5 ani-lumina, putem considera Galaxia ca fiind umpluta cu sfere tangente, avand razele de ordinul celor 2 ani-lumina.

Distanta medie dintre galaxii, este de ordinul unui milion de ani-lumina, deci ar rezulta 1 cm³ de materie la 10 ⁶ X 10 ²² = 10 ²⁸ cm³.

Considerand materia neorganizata, ca fiind cel mult egala cu aceea ingramadita in stele, in Metagalaxie revine 1 cm³ de materie la 5 X 10 ²⁷ cm³.

In Metagalaxie exista cam o suta de miliarde de galaxii, care, dupa exemplul Galaxiei noastre, au in medie o suta de miliarde de stele.

De aici numarul total al stelelor din Metagalaxie : 10 ²² stele.

Este de remarcat ca Metagalaxia este o mica parte din Universul infinit in timp si spatiu.

( extras din Astronomie manual pentru clasa a XII-a, Ministerul Invatamantului,  Gheorghe Chis, manual elaborat in anul 1965, actuala editie fiind revizuita de prof.univ.dr. Ieronim Mihaila, Editura Didactica si Pedagogica, R.A. Bucuresti )