επιστροφή

ΕΡΩΤΑΠΟΚΡΙΣΕΙΣ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ 

Κεφάλαιο 2 : Αστρονομικές παρατηρήσεις καί όργανα

Κεφάλαιο 3 : Τό ηλιακό σύστημα

Κεφάλαιο 4 : Ο Ήλιος

Κεφάλαιο 5 : Οι αστέρες

Κεφάλαιο 6 : Οι γαλαξίες

Κεφάλαιο 7 : Δομή καί εξέλιξη τού σύμπαντος

Κεφάλαιο 8 : Διαστημική

Κεφάλαιο 9 : Τό σύμπαν καί ο άνθρωπος

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

2.1   ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΚΑΙ ΘΕΩΡΙΑ

1. Τι είναι τά θεωρητικά πρότυπα ή μοντέλα;

Απάντηση

Τά θεωρητικά πρότυπα είναι νοητικές αναπαραστάσεις του πραγματικού κόσμου διά της μελέτης των οποίων προσπαθούμε να καταλήγουμε σε συμπεράσματα για τά αντίστοιχα πραγματικά φαινόμενα

2. Πώς οικοδομείται το μοντέλο της νευτώνειας μηχανικής;

Απάντηση

Το μοντέλο της Νευτώνειας Μηχανικής οικοδομείται ως εξής:

§         Ξεκινάει από τις έννοιες του χώρου και του χρόνου

§         Με την βοήθεια των μαθηματικών ορίζονται νέες ποσότητες, όπως η ταχύτητα, η επιτάχυνση, η ορμή κλπ

§         Διατυπώνονται βασικές υπουέσεις: Οι τρείς νόμοι του Νεύτωνα

§         Το οικοδόμημα συμπληρώνεται με νόμους, προτάσεις, συμπεράσματα, προβλέψεις κλπ.

3. Πώς επικυρώνεται ή διαψεύδεται ένα θεωρητικό πρότυπο;

Απάντηση

Το πρότυπο περνά από σκληρή δοκιμασία παρατηρήσεων και πειραμάτων. Αν όλα τά πειραματικά δεδομένα ή τά αποτελέσματα των παρατηρήσεων επαληθεύουν τις θεωρητικές προβλέψεις, τότε το πρότυπο επικυρώνεται και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται, άλλως απορρίπτεται.

4. Ποια μοντέλα ονομάζονται κοσμολογικά, και ποιες προϋποθέσεις πρέπει να πληρούν;

Απάντηση

Κοσμολογικό ονομάζεται το επιστημονικό μοντέλο το οποίο χρησιμοποιείται για την μελέτη της δομής και εξέλιξης τού σύμπαντος.

Τά κοσμολογικά μοντέλα πρέπει να πληρούν τις εξής προϋποθέσεις

• Οι υποθέσεις του πρέπει να είναι συμβιβαστές με γενικότερες θεωρίες της Φυσικής
• Ο έλεγχός τους γίνεται μόνο μέσω της αστρονομικής παρατήρησης

2.2         ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ

1. Από πού αντλούνται στην αστρονομία οι πληροφορίες και τά δεδομένα για τά ουράνια σώματα;

Απάντηση

Οι οι πληροφορίες και τά δεδομένα για τά ουράνια σώματα αντλούνται από τις ακτινοβολίες αυτών πού φτάνουν στη Γή.

2. Ποια είναι τά στάδια μιάς αστρονομικής παρατήρησης;

Απάντηση

Η διαδικασία μιάς αστρονομικής παρατήρησης περιλαμβάνει τά εξής στάδια : Συγκέντρωση – καταγραφή – επεξεργασία – και ανάλυση της ακτινοβολίας πού φτάνει στη Γή.

3. Ποια όργανα χρησιμοποιούνται στην αστρονομική παρατήρηση;

Απάντηση

Στην αστρονομική παρατήρηση χρησιμοποιούνται τά παρακάτω όργανα:

• Συλλέκτες ακτινοβολίας: οπτικά τηλεσκόπια, ραδιοτηλεσκόπια, τηλεσκόπια ακτίνων Χ

• Αναλύτες: φίλτρα ακτινοβολίας, φασματογράφοι, μαγνητογράφοι,κλπ
• Δέκτες: μάτι, φωτογραφική πλάκα, φωτοκύτταρα, ραδιοδέκτες, στοιχεία συγευγμένου στοιχείου(CCds) κλπ
• Μετρητικά όργανα: Μικρόμετρα, καταγραφείς,ταινίες, μαγνητοταινίες, φωτόμετρα κλπ

4. Τι είναι το φάσμα μιάς ακτινοβολίας και ποια είναι η συμβολή του στη συλλογή πληροφοριών για τά ουράνια σώματα;

Απάντηση

Φάσμα μιάς ακτινοβολίας είναι το σύνολο των απλών ακτινοβολιών στις οποίες μπορούμε να αναλύσουμε την εν λόγω ακτινοβολία.

5. Τι αφορούν τά συμπεράσματα στα οποία καταλήγουμε  από την μελέτη των φασμάτων των ακτινοβολιών ενός ουρανίου σώματος;

Απάντηση

Από τις πληροφορίες του φάσματος προκύπτουν συμπεράσματα για τά παρακάτω :

• Την ενέργεια πού ακτινοβολείται
• Την θερμοκρασία της πηγής
• Την χημική της σύσταση
• Το μαγνητικό της πεδίο
• Την απόστασή της από την Γή και την κίνησή της ως προς αυτή
• Την φύση και την σύσταση του «μεσοαστρικού χώρου» πού διανύει η ακτινοβολία μέχρι να φτάσει στη Γή

2.3   ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΟΥΡΑΝΟΥ ΑΠΟ ΕΝΑΝ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗ ΠΟΥ ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ ΣΤΗ ΓΗ

1. Τι ονομάζεται ουράνια σφαίρα ;

Απάντηση

Ουράνια σφαίρα ονομάζεται η φανταστική γιγάντια σφαίρα η οποία έχει κέντρο την Γή και απροσδιόριστη ακτίνα, ενώ επί της εσωτερικής της επιφάνειας φαίνονται καθηλωμένα ή κινούμενα τά ουράνια σώματα

2. Ποιες είναι και πώς ορίζονται οι οριζόντιες συντεταγμένες ;

Απάντηση

Οριζόντιες συντεταγμένες είναι το ύψος και το αζιμούθιο ενός αστέρα. Το ύψος ορίζεται ως το τόξο, το οποίο μετρείται επί του κατακορύφου κύκλου του αστέρα, από τον ορίζοντα του τόπου παρατήρησης έως τον αστέρα. Το αζιμούθιο ορίζεται ως το τόξο, το οποίο μετρείται επί του ορίζοντα του τόπου παρατήρησης, από τον νότο έως το σημείο τομής του κατακορύφου κύκλου του αστέρα και του ορίζοντα του τόπου.

3. Ποια ουράνια σώματα ονόμαζαν οι αρχαίοι απλανείς και ποιά πλανήτες;

Απάντηση

Απλανείς ήταν κατά τους αρχαίους τά ουράνια σώματα τά οποία εφαίνοντο να μην κινούνται το ένα ως προς το άλλο.

Αντιθέτως πλανήτες εχαρακτηρίζοντο τά σώματα πού άλλαζαν θέσεις στην ουράνια σφαίρα, δηλαδή επλανώντο. Αυτά ήταν οι πέντε πλανήτες πού ήταν διακριτοί με γυμνό μάτι.

4. Τι είναι οι αστερισμοί ;

Απάντηση

Αστερισμοί είναι όλοι οι ουράνιοι σχηματισμοί αστέρων από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα.

5. Πότε ένας αστέρας ονομάζεται αειφανής, πότε αφανής και πότε αμφιφανής;

Απάντηση

Αειφανής ονομάζεται ο αστέρας, όταν ολόκληρη η φαινόμενη κυκλική του τροχιά γύρω από τον άξονα περιστροφής της ουράνιας σφαίρας είναι παρατηρήσιμη από τον παρατηρητή.

Αμφιφανής  ονομάζεται ο αστέρας, όταν μέρος τής φαινόμενης κυκλικής του τροχιάς γύρω από τον άξονα περιστροφής της ουράνιας σφαίρας είναι παρατηρήσιμη από τον παρατηρητή.

Αφανής ονομάζεται ο αστέρας, όταν η φαινόμενη κυκλική του τροχιά γύρω από τον άξονα περιστροφής της ουράνιας σφαίρας δεν είναι παρατηρήσιμη από τον παρατηρητή.

6. Ποιες κινήσεις των ουρανίων σωμάτων ονομάζονται φαινόμενες;

Απάντηση

Οι κινήσεις των ουρανίων σωμάτων κατά τις οποίες διαγράφουν έναν κύκλο στην ουράνια σφαίρα από την ανατολή προς την δύση, το επίπεδο του οποίου είναι κάθετο στον άξονά της. Οι κινήσεις αυτές είναι συνέπεια της περιστροφής της Γής γύρω από τον άξονά της κατά την αντίθετη φορά, από την δύση δηλαδή προς την ανατολή.

7. Πότε έχομε ηλιοστάσια και τι συμβαίνει με την διάρκεια ημέρας/νύκτας τότε ;

Απάντηση

Στις 22 Ιουνίου έχομε θερινό ηλιοστάσιο και τότε η ημέρα έχει την μέγιστη διάρκειά της ενώ η νύκτα την ελάχιστη.

Στις 22 Δεκεμβρίου έχομε χειμερινό ηλιοστάσιο και τότε η ημέρα έχει την ελάχιστη διάρκειά της ενώ η νύκτα τηνμέγιστη.

8. Πότε έχομε ισημερίες και τι συμβαίνει με την διάρκεια ημέρας/νύκτας τότε ;

Απάντηση

Στις 21 Μαρτίου έχομε εαρινή ισημερία και τότε η διάρκεια της ημέρας ταυτίζεται με την διάρκεια της νύκτας.

Στις 23 Σεπτεμβρίου έχομε φθινοπωρινή ισημερία και τότε η διάρκεια της ημέρας ταυτίζεται με την διάρκεια της νύκτας.

9. Τι είναι ο ζωδιακός κύκλος ;

Απάντηση

Από κάθε σημείο της τροχιάς της Γής ο παρατηρητής βλέπει τον ήλιο να προβάλλεται σε διαφορετικά σημεία της ουράνιας σφαίρας, και κατά την διάρκεια ενός έτους φαίνεται να διέρχεται περιοδικά κοντά από συγκεκριμένους αστερισμούς οι δώδεκα γνωστότεροι από τους οποίους απαρτίζουν τον ζωδιακό κύκλο.

2.4               ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΟΡΑΤΗ ΚΑΙ ΑΟΡΑΤΗ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ Η/Μ ΦΑΣΜΑΤΟΣ

1. Πόσους αστέρες περίπου μπορούμε να δούμε με γυμνό μάτι στον αίθριο νυκτερινό ουρανό ;

Απάντηση

Περί τους 5.000 αστέρες, από τους οποίους άλλοι φαίνονται λαμπροί, άλλοι αμυδροί και άλλοι συγχέονται μεταξύ τους.

2. Πώς συνδέεται η παρατήρηση ενός αστέρα με το πλήθος των φωτονίων πού δέχεται το μάτι του παρατηρητή ή μία συσκευή παρατήρησης;

Απάντηση

Η ποιότητα της παρατήρησης είναι ανάλογη του πλήθους των φωτονίων πού δέχεται το μάτι ή η συσκευή. Όσο περισσότερα φωτόνια τόσο καλύτερη η παρατήρηση.

3. Σε τι συνίσταται η κυριότερη λειτουργία ενός τηλεσκοπίου; Από ποιες άλλες ιδιότητες χαρακτηρίζεται ;

Απάντηση

Η κυριότερη λειτουργία ενός τηλεσκοπίου είναι η συγκέντρωση όσο το δυνατόν περισσότερων φωτονίων από την ακτινοβολία πού εκπέμπει ένα ουράνιο σώμα.

Επίσης ένα τηλεσκόπιο χαρακτηρίζεται από την διακριτική του ικανότητα, η οποία εκφράζει τη δυνατότητα της διάκρισης δύο αντικειμένων πού φαίνονται συγκεχυμένα με γυμνό μάτι, και από την μεγεθυντική του ισχύ ή μεγέθυνση, την φαινομένη δηλαδή αύξηση του μεγέθους του παρατηρούμενου αντικειμένου.

4. Τι είναι τά οπτικά τηλεσκόπια και σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται;

Απάντηση

Οπτικά τηλεσκόπια είναι τά τηλεσκόπια τά οποία λειτουργούν στην ορατή περιοχή του φάσματος, δηλαδή συγκεντρώνουν φωτόνια ορατής ακτινοβολίας.

5. Ποια τηλεσκόπια χρησιμοποιούνται για αστρονομικές παρατηρήσεις σε μη ορατές περιοχές του Η/Μ φάσματος ;

Απάντηση

Τά ραδιοτηλεσκόπια, τά οποία συλλέγουν ραδιοκύματα, τά τηλεσκόπια υπερύθρου, τά τηλεσκόπια υπεριώδους, τά τηλεσκόπια ακτίνων Χ και τά τηλεσκόπια ακτίνων γ. Τά δ΄ύο τελευταία βρίσκονται πάνω σε αστρονομικούς δορυφόρους, οι οποίοι βρίσκονται σε τροχιά γύρω από την Γή.

6. Είναι δυνατές αστρονομικές παρατηρήσεις από επίγεια τηλεσκόπια στην περιοχή του υπεριώδους και στις ακτίνες Χ και γ ; Γιατί ;

Απάντηση

Όχι διότι οι μέν ακτίνες Χ και γ απορρούνται από τά άτομα και τά μόρια του αζώτου και του οξυγόνου της ατμόσφαιρας, οι υπεριώδεις από το όζον, οι υπέρυθρες από τους υδρατμούς και το διοξείδιο του άνθρακα, ενώ τά ραδιοκύματα μεγάλου μήκους κύματος ανακλώνται από την ιονόσφαιρα, το ανώτερο ιονισμένο δηλαδή τμήμα της ατμόσφαιρας.

7. Ποιος είναι ο ρόλος της ατμόσφαιρας στις αστρονομικές παρατηρήσεις ; Πώς επιδρά στην παρατήρηση ενός ουράνιου αντικειμένου ;

Απάντηση

Η ατμόσφαιρα αφ’ ενός μέν αποτρέπει τις αστρονομικές παρατηρήσεις στις μη ορατές περιοχές του φάσματος, αφού οι αντίστοιχες ακτινοβολίες απορροφούνται από τά διάφορα συστατικά της ατμόσφαιρας ή ανακλώνται από την ιονόσφαιρα, αφ’ ετέρου δε λόγω της διαρκούς μεταβολής της πυκνότητας των στρωμάτων του αέρα προκαλείται διαρκής μετατόπιση του ειδώλου ενός αστέρα και η αυξομείωση της λαμπρότητάς του (τρεμόσβημα) ακόμη και στα οπτικά τηλεσκόπια.

8. Πώς εξουδετερώνεται η επίδραση της ατμόσφαιρας στην παρατήρηση των ουρανίων αντικειμένων ;

Απάντηση

Η επίδραση της ατμόσφαιρας στην παρατήρηση των ουρανίων σωμάτων εξουδετερώνεται με την εγκατάσταση των τηλεσκοπίων σε προσεκτικά επιλεγμένες θέσεις σε μεγάλα υψόμετρα με μικρές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, με διαφανή ατμόσφαιρα, μικρή νέφωση και λίγους ανέμους. Κυρίως όμως η ατμόσφαιρα εξουδετερώνεται με την τοποθέτηση των τηλεσκοπίων στο διάστημα, σε δορυφόρους δηλαδή πού περιστρέφονται γύρω από την Γή και εκτός της ατμόσφαιρας.

Αρχή σελίδας

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

3.1                       ΤΑ ΜΕΛΗ ΤΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΜΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

1. Αναφέρετε τά μέλη του ηλιακού μας συστήματος.

Απάντηση

Το ηλιακό μας σύστημα απαρτίζεται από τους 9 πλανήτες (Ερμής, Αφροδίτη, Γή, Άρης, Δίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδώνας, Πλούτωνας) και τους δορυφόρους τους, τους αστεροειδείς (ή μικρούς πλανήτες) πού κινούνται ανάμεσα στον Άρη και τον Δία, τους αγνώστου αριθμού κομήτες, τά απειράριθμα μετέωρα και την διαπλανητική ύλη.

2. Ποιοι είναι οι εσωτερικοί πλανήτες και ποιοι οι εξωτερικοί;

Απάντηση

Εσωτερικοί είναι οι πλανήτες ο Ερμής και η Αφροδίτη πού κινούνται μεταξύ Γής και Ηλίου, ενώ εξωτερικοί είναι οι υπόλοιποι Άρης, Δίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδώνας, Πλούτωνας, οι οποίοι κινούνται πέραν της Γής.

3. Ποιους πλανήτες λέμε γήινους και ποιους δίιους; Με βάση ποιο κριτήριο διακρίνονται σ’ αυτές τις κατηγορίες;

Απάντηση

Γήινοι είναι οι πλανήτες Ερμής, Αφροδίτη, Γή και Άρης, ενώ Δίιοι είναι οι Δίας, Κρόνος, Ουρανός και Ποσειδώνας. Κριτήριο για την διάκριση αποτελεί η σύσταση και η πυκνότητα.

4. Τι είναι οι δορυφόροι των πλανητών, ποιος πλανήτης έχει τους περισσότερους δορυφόρους και γιατί το σύστημα Γής – Σελήνης έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον;

Απάντηση

Δορυφόροι είναι τά ουράνια σώματα τά οποία περιφέρονται γύρω από τους πλανήτες, όπως ακριβώς οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο. Ο Δίας έχει τους πιο πολλούς δορυφόρους (30).

Το σύστημα Γή –Σελήνη έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον επειδή μπορεί να θεωρηθή ως σύστημα διπλού πλανήτη, λόγω του μεγέθους της Σελήνης σε σχέση με την Γή.

5. Τι είναι οι αστεροειδείς και τι οι κομήτες;

Απάντηση

Οι αστεροειδείς ή μικροί πλανήτες είναι σώματα διαφόρων διαστάσεων πού περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο σε τροχιές ανάμεσα σ’ αυτές του Άρη και του Δία.

Οι κομήτες είναι επίσης μικρά σώματα με ακαθόριστο σχήμα, των οποίων οι τροχιές περνούν πολύ κοντά από τον Ήλιο και χάνονται βαθιά μέσα στο διάστημα , συχνά πέρα από τον Πλούτωνα.

6. Τι είναι η μεσοπλανητική ύλη και από τι αποτελείται;

Απάντηση

Μεσοπλανητική ύλη είναι η ύλη πού υπάρχει μεταξύ των πλανητών και των άλλων μελών του ηλιακού συστήματος και η οποία αποτελείται από στερεά σωμάτια, λεπτότατη σκόνη και ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

7. Τι είναι η αστρονομική μονάδα (Α.U) και πώς ορίζεται;

Απάντηση

Η αστρονομική μονάδα είναι η μονάδα μέτρησης των αποστάσεων μέσα στο ηλιακό σύστημα και ορίζεται ως η μέση απόσταση Γής – Ηλίου, δηλαδή 1 Α.U = 150.000.000 Km.

3.2     ΦΑΙΝΟΜΕΝΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΦΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΠΛΑΝΗΤΩΝ

1. Ποιοι πλανήτες είναι ορατοί με γυμνό μάτι από την Γή; Πώς ξεχωρίζουν από τους αστέρες;

Απάντηση

Ορατοί με γυμνό μάτι είναι ο Ερμής, η Αφροδίτη, ο Άρης, ο Δίας και ο Κρόνος. Ξεχωρίζουν από τους αστέρες από το γεγονός ότι αλλάζουν θέσεις (πλανώνται) στην ουράνια σφαίρα σε σχέση μ’ αυτούς.

2. Τι ονομάζεται φαινόμενη κίνηση ενός πλανήτη;

Απάντηση

Η κίνηση ενός πλανήτη, όπως την παρατηρεί ένας επίγειος παρατηρητής είναι βρόχος συγκεκριμένης περιόδου, ονομάζεται φαινόμενη κίνηση του πλανήτη και οφείλεται στον συνδυασμό της κίνησης του πλανήτη και της Γής γύρω από τον Ήλιο.

3. Τι είναι οι φάσεις των εσωτερικών πλανητών και γιατί δεν παρατηρούνται στους εξωτερικούς;

Απάντηση

Φάσεις ενός πλανήτη είναι οι διάφορες καταστάσεις με τις οποίες παρουσιάζεται στον επίγειο παρατηρητή, κατά την περιφορά του γύρω από τον Ήλιο, δείχνοντας άλλοτε ολόκληρο (γεμάτο) το φωτιζόμενο δίσκο του, άλλοτε ένα μέρος του και άλλοτε χάνεται τελείως, όπως συμβαίνει και με την Σελήνη.

Στους εξωτερικούς πλανήτες δεν παρατηρούνται φάσεις διότι δεν παρεμβάλλονται μεταξύ Γής και Ηλίου.

3.3            ΟΙ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΠΛΑΝΗΤΩΝ

1. Τι είναι το πτολεμαϊκό μοντέλο για το ηλιακό μας σύστημα  και ποια ήταν η αδυναμία του ;

Απάντηση

Σύμφωνα με το πτολεμαϊκό μοντέλο η Γή είναι ακίνητη στο κέντρο του Σύμπαντος, ενώ ο Ήλιος και οι υπόλοιποι πλανήτες κινούνται γύρω από αυτήν σε κυκλικές τροχιές και ταυτόχρονα καθένας τους διαγράφει έναν κύκλο πού καλείται επίκυκλος.

Η αδυναμία του πτολεμαϊκού συστήματος συνίσταται στο ότι δεν μπορούσε να εξηγήσει τις κινήσεις όλων των πλανητών και κυρίως του Ερμή.

2. Τι είναι το κοπερνίκειο σύστημα, γιατί καθιερώθηκε και ποιος πρώτος το επινόησε ;

Απάντηση

Σύμφωνα με το κοπερνίκειο μοντέλο ο Ήλιος είναι ακίνητος στο κέντρο του σύμπαντος, ενώ οι πλανήτες κινούνται γύρω από αυτόν σε κυκλικές τροχιές. Τό κοπερνίκειο σύστημα καθιερώθηκε διότι με αυτό ερμηνεύτηκαν οι κινήσεις όλων των πλανητών. Πρώτος επινόησε το σύστημα αυτό ο Αρίσταρχος ο Σάμιος (310 – 250 π.Χ.) και το επανέφερε στο προσκήνιο 1800 περίπου χρόνια αργότερα ο Πολωνός αστρονόμος Νικόλαος Κοπέρνικος.

3. Διατυπώστε τους τρείς νόμους του Κέπλερ. Πώς απέκτησαν θεωρητική βάση;

Απάντηση

Οι νόμοι του Κέπλερ είναι οι εξής :

• Οι τροχιές των πλανητών είναι ελλείψεις, στη μια εστία των οποίων βρίσκεται ο Ήλιος.
• Η ακτίνα πού συνδέει τον Ήλιο με τον πλανήτη κατά την κίνησή του γύρω από αυτόν «σαρώνει» σε ίσους χρόνους ίσα εμβαδά.
• Ο λόγος του τετραγώνου του χρόνου περιφοράς ενός πλανήτη γύρω από τον Ήλιο, προς τον κύβο του μεγάλου ημιάξονα της τροχιάς του (μέση ακτίνα) είναι σταθερός. Δηλαδή Τ²/Α³ =σταθερό.

Οι νόμοι του Κέπλερ απέκτησαν θεωρητική βάση με την διατύπωση από τον Νεύτωνα των τριών νόμων του της Μηχανικής και αυτού της παγκόσμιας έλξης, οπότε εξηγήθηκαν οι εμπειρικοί νόμοι του Κέπλερ.

3.4           ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ  ΓΗ – ΣΕΛΗΝΗ

1. Αναφέρετε φαινόμενα πού οφείλονται στο σύστημα Γή – Σελήνη

Απάντηση

Οι φάσεις της Σελήνης, οι εκλείψεις Σελήνης και Ηλίου και οι παλίρροιες είναι φαινόμενα πού οφείλονται στο σύστημα Γή – Σελήνη.

2.  Ποιοι επιστημονικοί κλάδοι ασχολούνται με την Γή και ποια σε ποια χαρακτηριστικά εστιάζεται το ενδιαφέρον της αστρονομίας ;

Απάντηση

Με αντικείμενα πού αφορούν την Γή ασχολούνται η Γεωλογία, η Μετεωρολογία, η Σεισμολογία, η Ωκεανογραφία και η Αστρονομία.

Τό ενδιαφέρον της αστρονομίας εστιάζεται στα καθαρά φυσικά χαρακτηριστικά της Γής, όπως το μέγεθος, το σχήμα, η δομή, η ατμόσφαιρά της, οι κινήσεις της κλπ.

3. Τι σχήμα έχει η Γή και ποιες κινήσεις εκτελεί;

Απάντηση

Το σχήμα της Γής είναι γεωειδές εκ περιστροφής. Δηλαδή πεπλατυσμένο στους πόλους και εξογκωμένο στον ισημερινό.

Οι κινήσεις της Γής είναι :

§                     Κίνηση προς τον αστερισμό του Ηρακλή μαζί με το ηλιακό μας σύστημα.

§                     Κίνηση προς τον αστερισμό του Λέοντος μαζί με τον γαλαξία μας.

§                     Περιφορά γύρω από τον Ήλιο σε ελλειπτική τροχιά περιόδου 365,256 ημερών (ένα έτος).

§                     Περιστροφή γύρω από τον άξονά της περιόδου 23,93 ωρών.

4. Ποιά είναι η σύσταση της ατμόσφαιράς της Γής και σε ποιες ζώνες διακρίνεται ;

Απάντηση

Η ατμόσφαιρα της Γής αποτελείται κυρίως από άζωτο 78% και οξυγόνο 21% και από διάφορα άλλα αέρια σε ποσοστό 1%.

Οι ζώνες στις οποίες διακρίνεται από το έδαφος προς τά πάνω είναι : τροπόσφαιρα, στρατόσφαιρα, μεσόσφαιρα και ιονόσφαιρα.

5. Περιγράψτε εν ολίγοις το μαγνητικό πεδίο της Γής και αναφέρετε ένα φαινόμενο πού οφείλεται σ’ αυτό.

Απάντηση

Το μαγνητικό πεδίο της Γής είναι όμοιο με αυτό ευθύγραμμου μαγνήτη του οποίου ο βόρειος πόλος βρίσκεται σε πλάτος +70^ο (βόρεια) και σε μήκος 73^ο δυτικά. Οι μαγνητικές γραμμές ξεκινούν από το νότιο μαγνητικό πόλο και καταλήγουν στο βόρειο μαγνητικό πόλο.

Το μαγνητικό πεδίο της Γής είναι υπεύθυνο για το πολικό σέλας.

6. Ποια είναι η δομή της Γής και ποια χημικά στοιχεία κυριαρχούν σ’ αυτή ;

Απάντηση

Η δομή της Γής έχει ως εξής : Εξωτερικά είναι ο φλοιός, αμέσως από κάτω ο μανδύας και κατόπιν ο πυρήνας ο οποίος διακρίνεται σε εξωτερικό και εσωτερικό. Ο εξωτερικός βρίσκεται σε ρευστή κατάσταση ενώ ο εσωτερικός σε στερεή.

Τά χημικά στοιχεία πού κυριαρχούν είναι ο σίδηρος 40%, το οξυγόνο 28%, το πυρίτιο 14,5% και το μαγνήσιο 8,7%.

7. Ποιες είναι οι βασικές κινήσεις της Σελήνης ;

Απάντηση

Η Σελήνη αφ’ ενός  περιφέρεται γύρω από τη Γή σε ελλειπτική τροχιά με περίοδο 27,3217 ημέρες και αφ’ ετέρου περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της με περίοδο 29,530589 ημέρες.

8. Τι είναι ο αστρικός μήνας και ποιο φαινόμενο ονομάζεται σύγχρονη περιστροφή ;

Απάντηση

Αστρικός μήνας είναι η περίοδος περιστροφής της Σελήνης γύρω από τον άξονά της, δηλαδή 27,3217 ημέρες.

Σύγχρονη περιστροφή της Σελήνης είναι το γεγονός ότι δείχνει προς τον γήινο παρατηρητή πάντα την ίδια πλευρά λόγω της ισότητας των χρόνων της περιφοράς της γύρω από την Γή και της περιστροφής της γύρω από τον άξονά της.

9. Γιατί βλέπομε πάντα την ίδια πλευρά της Σελήνης ;

Απάντηση

Λόγω της ισότητας των χρόνων της περιφοράς της γύρω από την Γή και της περιστροφής της γύρω από τον άξονά της.

10. Περιγράψτε την μορφολογία του εδάφους της Σελήνης.

Απάντηση

Στη Σελήνη, ακόμη και με γυμνό μάτι διακρίνονται φωτεινές περιοχές και λιγότερο φωτεινές περιοχές, οι οποίες ονομάστηκαν από τον Γαλιλαίο, πού πρώτος παρατήρησε την Σελήνη με τηλεσκόπιο το 1610, «θάλασσες».  Οι «θάλασσες» είναι επίπεδες περιοχές όπως οι γήινες πεδιάδες. Στις «θάλασσες» αυτές, όπως και στίς «ηπείρους» δόθηκαν ονόματα. Επίσης στην επιφάνεια της Σελήνης παρατηρούνται όρη και κρατήρες καθώς και σκόνη πού εικάζεται ότι προέκυψε, όπως και οι κρατήρες, από την πρόσκρουση με μετεωρίτες. Στο υπέδαφος της Σελήνης υπάρχει αρκετό νερό σε μορφή κρυστάλλων ενωμένο με άλλα στοιχεία.

11. Ποια είναι η δομή της Σελήνης και ποια πετρώματα κυριαρχούν σ’ αυτή ;

Απάντηση

Η δομή της Σελήνης μοιάζει με αυτή της Γής αν και δεν έχει ατμόσφαιρα. Αποτελείται από τον φλοιό πάχους 60 χιλιομέτρων στην πλευρά την στραμμένη προς την Γή ενώ στην άλλη πλευρά το πάχος είναι 150 χιλιόμετρα, τον μανδύα πάχους περίπου 1600 χιλιομέτρων και τον πυρήνα ακτίνας περίπου 200 χιλιομέτρων.

Η επιφάνεια της Σελήνης, εκτός από την σκόνη, αποτελείται από σκουρόχρωμο βασάλτη, από το προερχόμενο από λάβα ορυκτό ανορθωσίτη (αλουμίνιο-ασβέστιο, και από σκληρά  συμπαγή πετρώματα ανακατεμένα με ορυκτά.

12. Ποιες είναι οι φάσεις της Σελήνης και πού οφείλονται ; Τι είναι ο συνοδικός μήνας ;

Απάντηση

Οι φάσεις της Σελήνης είναι : πανσέληνος, όταν φαίνεται ολόκληρος ο δίσκος, τέταρτο, όταν φαίνεται ένα μέρος του, και νέα Σελήνη, όταν ο δίσκος χάνεται τελείως.

Οι φάσεις οφείλονται στη σχετική θέση πού έχουν κάθε φορά ο Ήλιος, η Σελήνη και η Γή.

Συνοδικός μήνας είναι ο χρόνος πού απαιτείται για να περάσει η Σελήνη απ’ όλες τις φάσεις της και αυτός είναι 29,53 ημέρες.

13. Πότε έχομε μερική και πότε ολική έκλειψη Σελήνης ; Σε ποια φάση βρίσκεται τότε η Σελήνη :

Απάντηση

Μερική έκλειψη Σελήνης έχομε όταν μέρος αυτής βρίσκεται στον κώνο της σκιάς της Γής, τον οποίο δημιουργεί ο Ήλιος καθώς φωτίζει την Γή.

Ολική έκλειψη Σελήνης έχομε όταν ολόκληρος ο δίσκος της  βρίσκεται στον κώνο της σκιάς της Γής.

Έκλειψη Σελήνης έχομε όταν αυτή είναι στη φάση της πανσελήνου.

14. Ποιες είναι οι εκλείψεις του Ηλίου και πότε συμβαίνουν ;

Απάντηση

Οι εκλείψεις του Ηλίου συμβαίνουν όταν η Σελήνη βρίσκεται στη φάση της νέας Σελήνης και μπεί ανάμεσα στον Ήλιο και την Γή.

Τότε αν περιοχές της Γής σαρώνονται από τον κώνο της σκιάς της Σελήνης, τότε αυτές θα έχουν ολική έκλειψη Ηλίου, ενώ οι περιοχές πού σαρώνονται από την προέκταση του κώνου της σκιάς θα έχουν δακτυλιοειδή έκλειψη Ηλίου.

Τέλος οι περιοχές πού σαρώνονται από την παρασκιά της Σελήνης θα έχουν μερική έκλειψη Ηλίου.

15. Τι είναι οι παλίρροιες και πού οφείλονται ; Εξηγείστε το φαινόμενο εν ολίγοις.

Απάντηση

Παλίρροια είναι το φαινόμενο κατά το οποίο η στάθμη των νερών στις λίμνες και στις θάλασσες ανεβαίνει (πλημμυρίδα) και κατεβαίνει (άμπωτη) περιοδικά. Η ένταση του φαινομένου εξαρτάται από την διαμόρφωση των ακτών και οφείλεται στη βαρυτική έλξη πού ασκεί η Σελήνη και ο Ήλιος στους ωκεανούς της Γής.

Η Σελήνη και ο Ήλιος έλκουν ισχυρότερα τους ωκεανούς πού βρίσκονται πιο κοντά τους, λιγότερα ισχυρά το κέντρο της Γής και ακόμη λιγώτερο τους ωκεανούς της απομακρυσμένης πλευράς. Αποτέλεσμα είναι η εξόγκωση των υδάτων των ωκεανών στις δύο αντιδιαμετρικές περιοχές της Γής. Καθώς η Γη μάλιστα περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της, διαφορετικοί τόποι έρχονται απέναντι στη Σελήνη και έχουν μέγιστο ύψος παλίρροιας (πλημμυρίδα) ενώ τόποι με διαφορά ±90 μοίρες έχουν ελάχιστο ύψος παλίρροιας (Άμπωτη).

16. Τι είναι η παλιρροϊκή δύναμη και τι επιπτώσεις έχει στην περιστροφή της Γής ;

Απάντηση

Παλιρροϊκή δύναμη είναι η διαφορά των βαρυτικών δυνάμεων πού ασκούνται στίς αντιδιαμετρικές πλευρές της Γής  από τον Ήλιο και την Σελήνη.

Η παραμόρφωση των ωκεανών λόγω των παλιρροϊκών δυνάμεων μετατοπίζεται περιοδικά εξ αιτίας της περιστροφής της Γής και αναπτύσσονται δυνάμεις τριβής στις υδάτινες μάζες, οι οποίες τείνουν να επιβραδύνουν την περιστροφή της Γής. Η περίοδος της περιστροφής της Γής αυξάνεται κατά 0,002 δευτερόλεπτα ανά αιώνα εξ αιτίας αυτού του φαινομένου.

3.5          ΟΙ  ΓΗΙΝΟΙ  ΠΛΑΝΗΤΕΣ

1. Ποιοι είναι οι Γήινοι πλανήτες και γιατί λέγονται έτσι;

Απάντηση

Οι Γήινοι πλανήτες είναι ο Ερμής, η Αφροδίτη, ο Άρης και φυσικά η Γή. Ονομάζονται έτσι επειδή έχουν αρκετά κοινά χαρακτηριστικά με την Γή. Έτσι έχουν κοινή χημική σύσταση και περίπου την ίδια πυκνότητα, ενώ το εσωτερικό τους αποτελείται από τον πυρήνα, τον μανδύα και τον φλοιό.

2. Αναφέρετε κάποιες διαφορές ή ιδιομορφίες των Γήινων πλανητών και περιγράψτε εν ολίγοις την ατμόσφαιρα και το μαγνητικό πεδίο του καθενός από αυτούς, πλήν της Γής.

Απάντηση

Οι επιφανειακές μέσες θερμοκρασίες διαφέρουν στους  πλανήτες αυτούς, λόγω της διαφορετικής τους αποστάσεως από τον ήλιο.

Αξιομνημόνευτη είναι η ιδιομορφία της περιστροφής της Αφροδίτης από την ανατολή προς τη δύση, ενώ οι άλλοι πλανήτες περιστρέφονται από την δύση προς την ανατολή.

Ο Ερμής και ο Άρης έχουν ασθενές μαγνητικό πεδίο καί αραιή ατμόσφαιρα αντιθέτως προς την Αφροδίτη, η οποία έχει πολύ πυκνή ατμόσφαιρα ενώ δέν διαθέτει μαγνητικό πεδίο. Στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης και του Άρη κυριαρχεί το διοξείδιο του άνθρακα (>90%), ενώ στην ατμόσφαιρα του Ερμή κυριαρχεί το οξυγόνο και το ήλιο (40%) .

3. Αναφέρετε δύο χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας της Αφροδίτης πού την κάνουν ακατάλληλο για γήινη ζωή.

Απάντηση

Αφ’ ενός οι πολύ υψηλές επιφανειακές θερμοκρασίες, και αφ’ ετέρου η ελάχιστη ύπαρξη οξυγόνου καθιστούν την Αφροδίτη αφιλόξενη για γήινη ζωή.

4. Πού οφείλονται οι πολύ υψηλές θερμοκρασίες πού παρατηρούνται στην επιφάνεια της Αφροδίτης;

Απάντηση

Τά πυκνά νέφη διοξειδίου του άνθρακα και θειικού οξέος πού υπάρχουν στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης προκαλούν έντονο φαινόμενο θερμοκηπίου στον πλανήτη, εξ αιτίας του οποίου η παγιδευόμενη ηλιακή ακτινοβολία θερμαίνει υπέρμετρα την επιφάνειά του.

5. Πώς είναι το ανάγλυφο της επιφάνειας των γήινων πλανητών και πού αποδίδεται αυτό;

Απάντηση

Η επιφάνεια και των τριών πλανητών είναι γεμάτη από κρατήρες , όρη, οροσειρές, χαράδρες  και πεδιάδες πού αποδίδονται σε έντονη ηφαιστειακή και σεισμική δραστηριότητα ή και σε πρόσκρουση μετεωριτών.

6. Τι είναι η λευκή κηλίδα πού παρατηρείται περιοδικά κατά τον χειμώνα στις πολικές περιοχές του Άρη, τι οι σκοτεινές περιοχές πού αποτελούν τά 3/8 της επιφανείας του και τι οι πορτοκαλί περιοχές;

Απάντηση

Η λευκή κηλίδα είναι στερεοποιημένο διοξείδιο του άνθρακα (ξηρός πάγος), οι σκοτεινές περιοχές είναι ανώμαλες ορεινές περιοχές, ενώ οι πορτοκαλί είναι εκτεταμένες επίπεδοι έρημοι με σύννεφα σκόνης υπεράνω αυτών.

7. Πού οφείλεται το ασθενές μαγνητικό πεδίο του Ερμή και του Άρη και η ανυπαρξία τέτοιου πεδίου στην Αφροδίτη;;

Απάντηση

Το ασθενές μαγνητικό πεδίο του Ερμή και του Άρη οφείλεται στον στερεό τους πυρήνα, ενώ η Αφροδίτη δεν έχει μαγνητικό πεδίο λόγω της βραδείας περιστροφής της γύρω από τον άξονά της.

8. Ποιοι είναι οι δορυφόροι των γηίνων πλανητών;

Απάντηση

Η Σελήνη είναι ο φυσικός δορυφόρος της Γής, ο Φόβος και ο Δείμος είναι οι δύο δορυφόροι του Άρη, ενώ η Αφροδίτη και ο Ερμής δεν έχουν δορυφόρους.

9. Τι είναι οι αστεροειδείς, πότε σχηματίσθηκαν, πού βρίσκονται, πώς είναι οι τροχιές τους, τι σχήμα και τι διαστάσεις έχουν;

Απάντηση

Οι αστεροειδείς είναι ουράνια σώματα πού σχηματίσθηκαν από την εποχή της δημιουργίας του ηλιακού μας συστήματος και κινούνται γύρω από τον ήλιο σε μία ζώνη μεταξύ Άρη και Δία, σε ελλειπτικές τροχιές. Το σχήμα τους είναι ακανόνιστο, ενώ οι διάμετροί τους ποικίλουν από 1 έως 940 χιλιόμετρα.

3.6   ΟΙ ΠΛΑΝΗΤΕΣ ΤΗΣ ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑΣ ΤΟΥ ΔΙΑ

1. Ποιοι είναι οι Δίιοι πλανήτες και γιατί λέγονται έτσι;

Απάντηση

Οι Δίιοι πλανήτες είναι ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας, ενώ το όνομά τους το πήραν από τον μεγαλύτερο Δία, με τον οποίο έχουν κοινά χαρακτηριστικά.

2. Πώς ανακαλύφθηκε ο Ποσειδώνας

Απάντηση

Ο Ποσειδώνας ανακαλύφθηκε από τις ανωμαλίες πού προκαλούσε στην κίνηση του Ουρανού, και απετέλεσε την μεγάλη συνεισφορά των μαθηματικών και της Νευτώνειας Μηχανικής στην επιστήμη της Αστρονομίας.

3. Περιγράψτε εν ολίγοις την ατμόσφαιρα των Δίιων πλανητών.

Απάντηση

Η ατμόσφαιρα των πλανητών αυτών αποτελείται κυρίως από υδρογόνο (80%), ήλιο, μεθάνιο και ίχνη άλλων στοιχείων. Συνήθως αποτελείται από το διαφανές ανώτερο στρώμα πού πυκνώνει καθώς κατεβαίνουμε, και το κατώτερο στρώμα πού αποτελείται από πυκνά νέφη μοριακού υδρογόνου, κινούμενα με διάφορες ταχύτητες.

4. Τι είναι η ερυθρά κηλίδα πού παρατηρείται στον Δία και πού οφείλεται;

Απάντηση

Η ερυθρά κηλίδα του Δία είναι φαινόμενο πού οφείλεται στα κινούμενα πυκνά νέφη μοριακού υδρογόνου της ατμόσφαιράς του. Πρόκειται για ένα γιγαντιαίο ελλειπτικό στρόβιλο με άξονες 40.000 και 12.000 χιλιόμετρα πού κινείται με φορά αντίθετη των δεικτών του ρολογιού και έχει περίοδο περιστροφής 7 ημέρες. Από πλευράς διαστάσεων είναι συγκρίσιμος με την Γή.

5. Τι είναι η διαφορική περιστροφή του Κρόνου και του Ουρανού και τί προκαλεί στα νέφη τους;

Απάντηση

Διαφορική περιστροφή γενικώς ενός σώματος είναι η περιστροφή αυτού κατά την οποία τά διάφορα τμήματά του έχουν διαφορετικές γωνιακές ταχύτητες και συνεπώς και διαφορετικές περιόδους περιστροφής.

Η διαφορική περιστροφή του Κρόνου και του Ουρανού αναγκάζει τά νέφη να διατάσσονται σε ζώνες παράλληλες προς τον ισημερινό τους.

6. Πώς είναι η δομή του εσωτερικού των Δίιων πλανητών;

Απάντηση

Το εσωτερικό των Δίιων πλανητών αποτελείται από έναν μικρό πετρώδη πυρήνα ακολουθούμενο από έναν συνήθως παγωμένο μανδύα πετρωμάτων, κρυσταλλικής αμμωνίας, μεθανίου και σε μερικές περιπτώσεις νερού.

7. Οι Δίιοι πλανήτες έχουν μαγνητικό πεδίο;

Απάντηση

Ο Δίας έχει ισχυρότατο μαγνητικό πεδίο, ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός έχουν ισχυρό μαγνητικό πεδίο, ενώ ο Κρόνος ασθενές. Το μαγνητικό πεδίο του Δία είναι δέκα φορές ισχυρότερο από της Γής και εκτείνεται σε μεγάλη απόσταση.

8. Πώς εξηγείται η εκπομπή περισσότερης ενέργειας από αυτήν πού δέχονται από τον ήλιο, του Δία και του Κρόνου;

Απάντηση

Η εκπομπή αυτής της ενέργειας οφείλεται στο ότι οι πλανήτες αυτοί διαρκώς συστέλλονται με αποτέλεσμα να παράγουν οι ίδιοι θερμότητα.

9. Τι είναι οι δακτύλιοι των Δίιων πλανητών;

Απάντηση

Οι δακτύλιοι που περιβάλλουν τον Κρόνο αλλά και άλλους πλανήτες αποτελούνται από σκόνη και θραύσματα πάγου, η διάσταση των οποίων κυμαίνεται από τα εκατό μέτρα έως το ένα χιλιοστό του χιλιοστού. Είναι πολύ λεπτοί, με πάχος μερικές εκατοντάδες μέτρα και πλάτος πού μπορεί να φτάνει τά 200.000 χιλιόμετρα.

10. Ποιος είναι ο μεγαλύτερος δορυφόρος του ηλιακού μας συστήματος και σε ποιόν πλανήτη ανήκει;

Απάντηση

Ο μεγαλύτερος δορυφόρος είναι ο Γανυμήδης του Δία, οποίος ξεπερνά σέ μέγεθος τον Ερμή και τον Πλούτωνα.

3.7    ΚΟΜΗΤΕΣ, ΜΕΤΕΩΡΑ ΚΑΙ ΜΕΣΟΠΛΑΝΗΤΙΚΟΣ ΧΩΡΟΣ

1. Τι είναι οι κομήτες και από πού πήραν το όνομά τους;

Απάντηση

Οι κομήτες είναι μικρά ακανόνιστα ουράνια σώματα, από τά οποία άλλα περιφέρονται γύρω από τον ήλιο σε ελλειπτικές τροχιές (περιοδικοί κομήτες) και άλλα ακολουθώντας τυχαία διαδρομή χάνονται στο διάστημα (μη περιοδικοί). Το όνομά τους έχει προέλευση την αρχαία ελληνική λέξη «κόμη» (=μαλλιά), επειδή το αεριώδες περίβλημά τους έδινε την αίσθηση μακρυμάλλη αστέρα στους αρχαίους Έλληνες.

2. Από ποια μέρη αποτελείται ένας κομήτης; Περιγράψτε τα συνοπτικά.

Απάντηση

Ο κομήτης αποτελείται από τον πυρήνα, την κόμη και την ουρά. Ο πυρήνας, του οποίου η διάμετρος μπορεί να φτάσει το ένα τρίτο της διαμέτρου της Γής, αποτελείται από αέρια, σκόνη και άλλα στερεά υλικά σε μορφή πάγου. Πολλά από τά υλικά τού πυρήνα καθώς ο κομήτης κινείται προς τον ήλιο, υφίστανται εξάχνωση και δημιουργούν το αεριώδες περίβλημά του, την κόμη, η οποία αποτελεί το κύριο μέρος του κομήτη. Η κόμη αποτελείται από νέφη νερού, διοξείδιο του άνθρακα και διάφορα άλλα αέρια. Τέλος η επέκταση της κόμης αποτελεί την ουρά του κομήτη, η οποία διακρίνεται σε αυτή από σκόνη πού εκτείνεται μέχρι 10 εκατομμύρια χιλιόμετρα και αυτή από ιόντα  πού μπορεί να φτάσει  τά 100 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Οι ουρά κατευθύνεται πάντοτε αντίθετα προς τον ήλιο.

3. Τι λέει η θεωρία του Ολλανδού αστρονόμου Οόρτ περί της προελεύσεως των κομητών;

Απάντηση

Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή οι κομήτες δημιουργήθηκαν μαζί με το ηλιακό σύστημα, του οποίου αποτελούν μέλη, και κινούνται σε τροχιές πέρα από τον Πλούτωνα. Αριθμούν περίπου 100 δισεκατομμύρια και λόγω των μεγάλων αποστάσεων από τον Ήλιο, έχουν εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, κοντά στο απόλυτο μηδέν (-273 ^oC). Όταν κάποιος κομήτης πλησιάσει κάποιο μεγάλο εξωτερικό πλανήτη, κυρίως το Δία ή τον Κρόνο, είναι δυνατόν να εκτραπούν από την αρχική τους τροχιά και να πλησιάσουν τον Ήλιο.

4. Τι είναι τά μετέωρα και σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται ;

Απάντηση

Τά μετέωρα είναι ουράνια αντικείμενα μικρών διαστάσεων πού περιφέρονται γύρω από τον ήλιο, και πού, όταν πλησιάσουν κοντά στη Γή, έλκονται από αυτή και εισερχόμενα στην ατμόσφαιρά της, υπερθερμαίνονται λόγω τριβής, τήκονται και εξαερώνονται.

Τά μετέωρα διακρίνονται στους διάττοντες αστέρες, πού έχουν μικρή μάζα και λαμπρότητα, και στις βολίδες, πού έχουν μεγαλύτερη μάζα, είναι εντυπωσιακότερα αλλά και σπανιότερα. 

5. Τι είναι οι μετεωρίτες και τι η βροχή μετεώρων ; Πώς προκύπτει η τελευταία ;

Απάντηση

Μετεωρίτες  είναι τά μετέωρα, τά οποία είναι επαρκώς μεγάλα ώστε να μην εξαερώνονται εντελώς και να φτάνουν στη Γή δημιουργώντας κρατήρες.

Βροχή μετεώρων έχομε όταν αυτά δεν εμφανίζονται σποραδικά, αλλά με τη μορφή βροχής. Η βροχή αυτή προέρχεται από το μετεωρικό ρεύμα πού περιφέρεται γύρω από τον ήλιο και δημιουργείται από την αποσύνθεση κάποιου κομήτη. Οι βροχές αυτές παίρνουν το όνομα του αστερισμού ο οποίος βρίσκεται στην περιοχή πού εκδηλώνονται. Π.χ Περσίδες, Ωριονίδες, Λεοντίδες κλπ.

6. Τι περιλαμβάνει ο μεσοπλανητικός χώρος; Πόσο πυκνός είναι αυτός ο χώρος;

Απάντηση

Ο μεσοπλανητικός χώρος περιλαμβάνει :

§            Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία

§            Πλάσμα (ηλεκτρόνια, πρωτόνια, ιόντα κλπ

§            Κοσμικές ακτίνες

§            Μικροσκοπικά σωματίδια σκόνης

§            Μαγνητικό πεδίο προερχόμενο κυρίως από τον Ήλιο

Γενικώς η πυκνότητα του μεσοπλανητικού χώρου είναι 5 σωματίδια/cm3 κοντά στη Γή και ελαττώνεται αντίστροφα με την απόσταση από τον ήλιο.

7. Τι είναι το ζωδιακό φώς και πού οφείλεται;

Απάντηση

Κατά τους μήνες Ιανουάριο μέχρι Απρίλιο κατ΄ έτος, μετά τη λήξη του λυκόφωτος γίνεται ορατό στον δυτικό ορίζοντα ένα υπόλευκο και διάχυτο, πολύ ζωηρό φως σε μορφή τριγωνικής στήλης που εκτείνεται κατά μήκος της εκλειπτικής. Το ύψος του φωτός αυτού στην Ελλάδα φαίνεται να περιορίζεται στις 50°. Ανάλογο τέτοιο φως παρατηρείται και στον ανατολικό ορίζοντα, προ του λυκαυγούς, κατά τους μήνες Οκτώβριο και Νοέμβριο. Και στις δύο αυτές περιπτώσεις αυτό το φως ονομάζεται ζωδιακό φως.

Το ζωδιακό φως προέρχεται από την ανάκλαση του ηλιακού φωτός υπό σωματιδίων που ως αραιός κονιορτός (σκόνη) βρίσκονται διαχυμένα στο χώρο μεταξύ των πλανητών και κυρίως από τον Ήλιο μέχρι τον Άρη.

8. Τι είναι το αντιζωδιακό φώς και πού οφείλεται ;

Απάντηση

Το αντιζωδιακό φως είναι ένα αμυδρό διάχυτο φως που αυξάνει ελαφρώς την επιφανειακή λαμπρότητα του νυκτερινού ουρανού κατά την κατεύθυνση αντίθετα από τον Ήλιο. Το αντιζωδιακό, όπως και το ζωδιακό φως, είναι λαμπρότερο κοντά στο επίπεδο της Εκλειπτικής. Ανακαλυφθηκε το 1854 από τον Δανό αστρονόμο Τέοντορ Μπρόρσεν. Ονομάζεται επίσης ανθηλιακό φως, από την κατεύθυνση προς την οποία παρατηρείται.

Το αντιζωδιακό φώς είναι στην πραγματικότητα ηλιακό φως που ανακλάται από τα σωματίδια της διαπλανητικής σκόνης, εξωτερικά από την τροχιά της Γης.

3.8          ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ  ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

    1.  Διατυπώστε εν ολίγοις τη θεωρία της νεφελικής συμπύκνωσης για τη δημιουργία του ηλιακού μας συστήματος.

Απάντηση

Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, την οποία μάλιστα εισηγήθηκε ο Γερμανός φιλόσοφος Εμμάνουελ Κάντ, στην αρχή υπήρχε ένα τεράστιο νέφος αερίων και σκόνης, το οποίο συμπυκνώθηκε και συρρικνώθηκε με αργό ρυθμό από δυνάμεις βαρυτικές, ενώ ταυτόχρονα άρχισε να περιστρέφεται. Έτσι το νέφος απέκτησε μορφή πεπλατυσμένου δίσκου. Στο κέντρο του δίσκου δημιουργήθηκε ένας πρωταστέρας πού εξελίχθηκε στον ήλιο. Στα εξωτερικά στρώματα του δίσκου δημιουργήθηκαν με προσαυξήσεις περιοχές πιο συμπυκνωμένης ύλης πού εξελίχθηκαν σε πρωτοπλανήτες και πλανήτες. Τά εναπομείναντα κομμάτια αποτέλεσαν τους αστεροειδείς και τους κομήτες. Με ανάλογο τρόπο σχηματίσθηκαν και οι δορυφόροι.

    2.   Πώς ενισχύεται τά τελευταία χρόνια η θεωρία της νεφελικής συμπύκνωσης και τείνει να γίνει αποδεκτή από τους επιστήμονες;

Απάντηση

Η θεωρία της νεφελικής συμπύκνωσης ενισχύεται από το γεγονός της ανακάλυψης πλανητικών δίσκων πέρα από το ηλιακό μας σύστημα, αλλά και από την κατασκευή μοντέλων προσομοίωσης του φαινομένου αυτού, της συμπύκνωσης δηλαδή και του σχηματισμού των πλανητών και των δορυφόρων τους.

Αρχή σελίδας

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4    Ο   ΗΛΙΟΣ

4.1   ΓΕΝΙΚΑ

1. Τι είναι ο Ήλιος;

Απάντηση

Ο Ήλιος, ως αστέρας και αυτός, και μάλιστα ο πλησιέστερος προς τη Γή, είναι μια θερμή σφαίρα αερίων, στο εσωτερικό της οποίας γίνονται θερμοπυρηνικές αντιδράσεις, διά των οποίων παράγονται απίστευτα ποσά ενέργειας πού ακτινοβολούνται ακολούθως προς κάθε κατεύθυνση.

4.2    ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ

2. Πώς ορίζεται η φωτεινότητα του Ηλίου καί ποια είναι η τιμή της ;

Απάντηση

Φωτεινότητα του Ηλίου είναι η ενέργεια πού παράγει αυτός ανά μονάδα χρόνου. Η τιμή της είναι 3,86 x 10²⁶ Watts.

3. Τι είναι η ηλιακή σταθερά και με τι ισοδυναμεί πρακτικά;

Απάντηση

Ηλιακή σταθερά είναι η ενέργεια πού φτάνει στη Γή ανά μονάδα επιφανείας (m²) και ανά μονάδα χρόνου (sec) από τον ήλιο. Ισοδυναμεί με την ισχύ πού παράγεται από 14 λαμπτήρες των 100 Watts.

4. Από πού προέρχεται η ενέργεια του Ηλίου και με ποιο μηχανισμό απελευθερώνεται;

Απάντηση

Η ενέργεια του Ηλίου προέρχεται από την μετατροπή μάζας αυτού σε ενέργεια, αφού σύμφωνα με την θρυλική εξίσωση του Αϊνστάιν E = mc², η μάζα ισοδυναμεί με ενέργεια. Μόνο πού για να πραγματοποιηθεί αυτή η μετατροπή απαιτούνται τρομακτικά υψηλές θερμοκρασίες, οι οποίες υπάρχουν όμως στον πυρήνα του Ηλίου, και καθιστούν εφικτή την πυρηνική σύντηξη η οποία πραγματοποιείται με την αντίδραση πού είναι γνωστή ως αλυσίδα πρωτονίου – πρωτονίου (p-p).

5. Τι είναι η κατάσταση πλάσματος;

Απάντηση

Είναι η κατάσταση στην οποία η ύλη βρίσκεται μέ τη μορφή ελευθέρων φορτισμένων υποατομικών σωματιδίων, δηλαδή ηλεκτρονίων, και πυρήνων ατόμων, πού κινούνται με μεγάλες ταχύτητες.

4.3    Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ

6. Ποια είναι η εσωτερική δομή του Ηλίου, ποιες διεργασίες συμβαίνουν σε κάθε τμήμα αυτής και ποιες είναι οι κυριότερες πηγές πληροφοριών γι’ αυτή;

Απάντηση

Τά πιο έγκυρα ηλιακά μοντέλα χωρίζουν το εσωτερικό του Ηλίου σε τρείς ζώνες: α) στον πυρήνα (20% της ηλιακής ακτίνας), β) στη ζώνη ακτινοβολίας (50% της ηλιακής ακτίνας) και γ) στή ζώνη μεταφοράς (30% της ηλιακής ακτίνας).

Στον πυρήνα, όπου επικρατούν θερμοκρασίες 8-15 x10⁶ K, γίνονται οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις και παράγεται η ηλιακή ενέργεια από την «καύση» υδρογόνου σε ήλιο, το 98% της οποίας μεταφέρεται στην επόμενη ζώνη με φωτόνια γ και νετρίνα.

Στη ζώνη ακτινοβολίας, η οποία αποτελείται από ιονισμένη ύλη, επικρατούν θερμοκρασίες 2-8 x10⁶ K και η μεταφορά ενέργειας από τις εσωτερικές προς τις εξωτερικές περιοχές της ζώνης αυτής γίνεται με ακτινοβολία φωτονίων πού απορροφούνται και επανεκπέμπονται από τά ελεύθερα ηλεκτρόνια και ιόντα.

Στη ζώνη μεταφοράς, η οποία αποτελείται από ιονισμένη ύλη αλλά και ουδέτερα άτομα, επικρατούν θερμοκρασίες της τάξεως 2x10⁶ K και η μεταφορά ενέργειας από τις εσωτερικές προς τις εξωτερικές περιοχές της ζώνης αυτής γίνεται μέσω ανοδικών ρευμάτων ύλης. Αλλά στο τέλος της ζώνης μεταφοράς η ενέργεια μεταφέρεται προς την ηλιακή επιφάνεια πάλι με ακτινοβολία.

Οι πηγές από τις οποίες αντλούμε πληροφορίες για το εσωτερικό του ηλίου είναι αφ΄ ενός τά νετρίνα τά οποία παράγονται κατά την σύντηξη των πυρήνων υδρογόνου σε ήλιο στον πυρήνα και αφ’ ετέρου τά ηχητικά κύματα τά οποία διαδίδονται στο εσωτερικό του Ηλίου και προκαλούν στην επιφάνειά του φαινόμενα παρόμοια με τους σεισμούς της Γής.

7. Αναφέρετε τά στρώματα της ηλιακής ατμόσφαιρας.

Απάντηση

Τά στρώματα της ηλιακής ατμόσφαιρας από την επιφάνεια και καθ’ ύψος είναι τά εξής :

• Η φωτόσφαιρα
• Η χρωμόσφαιρα
• Το στέμμα
• Ο ηλιακός άνεμος

8. Περιγράψτε συνοπτικά την φωτόσφαιρα. Τι είναι η φωτοσφαιρική κοκκίαση;

Απάντηση

Η φωτόσφαιρα είναι το θερμό αδιαφανές κέλυφος, πού παράγει το παρατηρούμενο συνεχές φάσμα του Ηλίου. Αρχίζει αμέσως μετά το στρώμα μεταφοράς και έχει κοκκώδη υφή σαν την επιφάνεια παχύρρευστου υγρού πού βράζει.

Το φαινόμενο αυτό της εμφάνισης της φωτόσφαιρας με τη μορφή κόκκων-φυσσαλίδων ακανονίστου σχήματος και μέσης διάστασης 2000 χιλιομέτρων ονομάζεται φωτοσφαιρική κοκκίαση και οφείλεται σε ανοδικά ρεύματα πού αναδύονται από την βάση της φωτόσφαιρας.

9. Περιγράψτε συνοπτικά την  χρωμόσφαιρα και το στέμμα;

Απάντηση

Η χρωμόσφαιρα εκτείνεται στα 2000 χιλιόμετρα μετά την φωτόσφαιρα, έχει πυκνότητα 1000 φορές μικρότερη από αυτή και γι αυτό είναι διαφανής στο φώς.

Το στέμμα πού είναι αμέσως μετά τη χρωμόσφαιρα έχει λαμπρότητα αντίστοιχη μ’ αυτήν της πανσελήνου, εξαιρετικά υψηλή θερμοκρασία πού ιονίζει έντονα τά άτομα κάποιων στοιχείων και προκαλεί την εκπομπή ακτίνων Χ.

10. Τι είναι ο ηλιακός άνεμος;

Απάντηση

Ο ηλιακός άνεμος είναι προέκταση της ηλιακής ατμόσφαιρας και συνίσταται από ηλιακή ακτινοβολία μαζί με έντονη ροή πρωτονίων, ηλεκτρονίων και πυρήνων ηλίου πού εκτοξεύονται από την ατμόσφαιρα του Ηλίου με ταχύτητες εκατοντάδων χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο και ταξιδεύουν κατά μήκος των ανοικτών μαγνητικών γραμμών του στέμματος. Με τον ηλιακό άνεμο ένα εκατομμύριο τόνοι ηλιακής μάζας διαφεύγει ανά δευτερόλεπτο από τον Ήλιο, ο οποίος εν τούτοις από της δημιουργίας του έχει απωλέσει μόνο το 0,1% της αρχικής του μάζας.

4.4   ΗΛΙΑΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ

11. Τι είναι οι περιοχές δράσης του Ηλίου; Αναφέρετε τά κυριότερα φαινόμενα πού παρατηρούνται σ’ αυτές.

Απάντηση

Οι περιοχές δράσης είναι περιοχές πάνω ή κοντά στα στρώματα της ηλιακής ατμόσφαιρας (φωτόσφαιρα, χρωμόσφαιρα, στέμμα), όπου παρατηρούνται φαινόμενα μικρής χρονικής διάρκειας τά οποία οφείλονται στην διαφορετική δομή των στρωμάτων αυτών, σε συνδυασμό με την περιστροφή του Ηλίου και το μαγνητικό του πεδίο.

Τά κυριότερα φαινόμενα πού εντοπίζονται στις περιοχές δράσης είναι οι ηλιακές κηλίδες, οι προεξοχές, οι εκλάμψεις και οι στεμματικές οπές και συμπυκνώσεις πού συνθέτουν την ηλιακή δραστηριότητα.

12. Τι είναι οι ηλιακές κηλίδες,  ο ενδεκαετής κύκλος και το διάγραμμα πεταλούδας;

Απάντηση

Οι ηλιακές κηλίδες είναι σκοτεινές περιοχές πού εμφανίζονται, συνήθως κατά ομάδες, στη φωτόσφαιρα, σε περιοχές δράσης ανάμεσα στους φωτοσφαιρικούς κόκκους. Οι θερμοκρασία τους είναι πολύ μικρότερη του περιβάλλοντός τους (4.200 Κ^ο  έναντι των 6.400 Κ^ο) και γι’  αυτό φαίνονται σαν σκοτεινές περιοχές. Ο χρόνος ζωής τους κυμαίνεται από λίγες ώρες μέχρι μερικές μέρες και σπανιότερα μήνες. Το μαγνητικό τους πεδίο είναι χιλιάδες φορές ισχυρότερο από αυτό του Ηλίου, και μπορούν να θεωρηθούν ως ηλεκτρομαγνητικές καταιγίδες κατά τις οποίες εκλύονται τεράστια ποσά ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας.

Ο ενδεκαετής κύκλος είναι η περίοδος μεταβολής του πλήθους των ηλιακών κηλίδων, πού κυμαίνεται από έναν μέγιστο αριθμό κηλίδων μέχρι τήν πλήρη εξαφάνισή τους από τον ηλιακό δίσκο.

Το διάγραμμα πεταλούδας είναι το διάγραμμα πού απεικονίζει την κατανομή των ηλιακών κηλίδων σε σχέση με το ηλιακό πλάτος. Στην αρχή του ενδεκαετούς κύκλου οι κηλίδες εμφανίζονται σε μεγάλα πλάτη και καθώς το φαινόμενο εξελίσσεται συγκεντρώνονται στα μικρότερα πλάτη φτάνοντας στον μέγιστο αριθμό τους.

13. Τι είναι οι ηλιακές εκλάμψεις;

Απάντηση

Εκλάμψεις είναι φαινόμενο μερικών λεπτών ή ωρών πού δημιουργούν οι ηλιακές κηλίδες κατά την έκλυση της ενέργειάς τους. Ο ακριβής μηχανισμός της δημιουργίας τους δεν είναι απόλυτα γνωστός, ωστόσο συνδέονται με ενέργειες θεαματικές πού κατανέμονται σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, ακτίνες Χ, υπεριώδες, ορατό κλπ. καθώς  και σε υψηλής ταχύτητας πρωτόνια και ηλεκτρόνια.

14. Τι είναι οι προεξοχές;

Απάντηση

Οι προεξοχές είναι τεράστια νέφη ιονισμένου αερίου πού εκτοξεύονται εκατοντάδες χιλιάδες χιλιόμετρα πάνω από την φωτόσφαιρα μέσα στο στέμμα με ταχύτητες πού φτάνουν μέχρι 100 Km/sec. Όταν προβάλλονται στο χείλος του ηλιακού δίσκου φαίνονται σαν εντυπωσιακοί λαμπροί σχηματισμοί, ενώ πάνω στον δίσκο εμφανίζονται σαν σκοτεινά νήματα. Εμφανίζονται σχεδόν πάντα κοντά σε ομάδες κηλίδων.

15. Τι είναι οι στεμματικές συμπυκνώσεις και οπές;

Απάντηση

Οι στεμματικές συμπυκνώσεις και οπές είναι περιοχές του στέμματος με μεγάλη πυκνότητα και θερμοκρασία πού ευνοούν  τη δημιουργία πλάσματος. Σε φωτογραφίες της περιοχής των ακτίνων Χ φαίνονται πολύ λαμπρές εν αντιθέσει προς τις υπόλοιπες περιοχές πού φαίνονται σκοτεινές. Πιστεύεται ότι οι στεμματικές οπές είναι η βασική πηγή του ηλιακού ανέμου.

4.5    Η ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

16. Σε τι συνίσταται η ηλιακή ακτινοβολία;

Απάντηση

Η ηλιακή ακτινοβολία είναι ο τρόπος πού εκπέμπει ο Ήλιος την ενέργειά του από τά εξωτερικά του στρώματα προς το διάστημα και κατανέμεται σε όλα τά μήκη κύματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Δηλαδή από την περιοχή των ραδιοκυμάτων μέχρι την περιοχή των ακτίνων γ. Επίσης στην ηλιακή ακτινοβολία περιλαμβάνονται και τά σωματίδια του ηλιακού ανέμου.

17. Περιγράψτε εν συντομία το ηλιακό φάσμα. Ποια είναι η σημασία του;

Απάντηση

Το ηλιακό φάσμα αποτελείται από ένα αρκετά έντονο συνεχές υπόβαθρο προερχόμενο από φωτόσφαιρα, το οποίο διακόπτεται από χιλιάδες σκοτεινές και λίγες φωτεινές γραμμές διαφόρων εντάσεων, οι οποίες προέρχονται από τά υπερκείμενα στρώματα. Ο πρώτος πού το μελέτησε ήταν ο Fraunhofer, γι αυτό φέρει και το όνομά του.

Με την μελέτη του ηλιακού φάσματος ανιχνεύονται τά χημικά στοιχεία πού υπάρχουν στον ήλιο αλλά και προκύπτουν πληροφορίες για τις φυσικές συνθήκες πού επικρατούν στην ατμόσφαιρά του.

4.6   ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ ΣΤΗ ΓΗ

18. Αναφέρετε τά φαινόμενα πού προκαλεί η ηλιακή ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα της Γής. Πότε αυτά γίνονται πιο έντονα;

Απάντηση

Τά σπουδαιότερα φαινόμενα πού προκαλεί η ηλιακή ακτινοβολία κυρίως στην ιονόσφαιρα της Γής είναι οι ιονοσφαιρικές καταιγίδες, το πολικό σέλας και η διαστολή της γήινης ατμόσφαιρας.

Τά φαινόμενα αυτά γίνονται πιο έντονα κατά το μέγιστο της ηλιακής δραστηριότητας.

19. Αναφέρετε επιπτώσεις ιονοσφαιρικών καταιγίδων στην καθημερινή ζωή των ανθρώπων;

Απάντηση

Ιδιαιτέρως κατά τις ηλιακές εκλάμψεις, οπότε εκπέμπεται μεγάλος αριθμός φορτισμένων σωματιδίων και ισχυρότατη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, είναι δυνατόν να επέλθουν διαταραχές στη σύσταση, στο σχήμα και στην έκταση της ιονόσφαιρας, πού με τη σειρά τους μπορούν να επιφέρουν διακοπή των επικοινωνιών μεταξύ απομακρυσμένων περιοχών. Επίσης μπορούν να επιφέρουν δυσλειτουργία ή και καταστροφή δορυφόρων σημαντικών για την ροή πληροφοριών π.χ. μετεωρολογικής φύσεως ή και τηλεπικοινωνιακών.

20. Ποιος είναι ο μηχανισμός σχηματισμού του πολικού σέλαος και πώς οι εκλάμψεις διαστέλλουν την γήινη ατμόσφαιρα ;

Απάντηση

Το πολικό σέλας δημιουργείται όταν αλληλεπιδρούν άτομα και μόρια της ανώτερης ατμόσφαιρας με τη σωματιδιακή ακτινοβολία του ηλίου. Ακριβέστερα τά σωματίδια αυτά συγκρουόμενα με τά άτομα ή μόρια τά διεγείρουν, και τά τελευταία αποδιεγειρόμενα εκπέμπουν ορατή ακτινοβολία πού προκαλεί τους φωτεινούς σχηματισμούς του πολικού σέλαος.

Ο μεγάλος αριθμός φορτισμένων σωματιδίων και ισχυρότατη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία κατά τις εκλάμψεις, επιταχύνει τά ιόντα και τά σωματίδια της γήινης ατμόσφαιρας με τά οποία επιδρά και τους αυξάνει την κινητική ενέργεια. Αυτό ισοδυναμεί με θέρμανση της ανώτερης ατμόσφαιρας  η οποία και διαστέλλεται.

Αρχή σελίδας

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5   ΟΙ   ΑΣΤΕΡΕΣ

5.2    ΟΙ ΑΣΤΕΡΙΣΜΟΙ

1. Τι είναι οι αστερισμοί ; Το σχήμα και το μέγεθός τους γιατί αλλάζει με την πάροδο του χρόνου;

Απάντηση

Αστερισμοί είναι όλοι οι ουράνιοι σχηματισμοί αστέρων από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα. Το σχήμα και το μέγεθός τους αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, επειδή τά ίδια τά άστρα πού τους συνθέτουν εξελίσσονται, από την γέννησή τους μέχρι τον θάνατό τους, αλλά και κινούνται.

2. Πώς ονοματοδοτούνται οι αστερισμοί και πως είναι οι συντομεύσεις των ονομάτων τους; Πώς αναφέρονται οι αστέρες πού τους απαρτίζουν;

Απάντηση

Οι αστερισμοί αναφέρονται με το λατινικό τους όνομα και οι συντομεύσεις τους είναι τά τρία πρώτα γράμματα του ονόματός τους. Έτσι ο αστερισμός του Ταύρου γράφεται Taurus και συμβολίζεται Tau. Τέλος οι αστέρες των αστερισμών αναφέρονται με ένα γράμμα του ελληνικού αλφαβήτου πού μπαίνει μπροστά από την ονομασία του αστερισμού, ανάλογα με τη λαμπρότητά τους. Έτσι το λαμπρότερο άστρο του αστερισμού του Ωρίωνα  συμβολίζεται α Ori.

5.2    ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ

3        Τι είναι το φαινόμενο μέγεθος των αστέρων και από τι εξαρτάται;

Απάντηση

Το φαινόμενο μέγεθος m είναι ένα μέτρο της φαινόμενης λαμπρότητας των αστέρων l και συνδέεται μ’ αυτή με την σχέση m = 2,5logl+c, όπου c μια σταθερά πού εξαρτάται από το όργανο παρατήρησης. Το φαινόμενο μέγεθος εξαρτάται από την πραγματική λαμπρότητα (δηλαδή την ολική φωτεινή ενέργεια πού εκπέμπει ο αστέρας ανά μονάδα χρόνου και σε όλα τά μήκη κύματος) και από την απόσταση αυτού από τον παρατηρητή.

4        Ποιες είναι μονάδες μέτρησης των αστρονομικών αποστάσεων;

Η αστρονομική μονάδα  (Α.U), πού είναι η μέση απόσταση Γής – Ηλίου και ισχύει περίπου ότι :    1 Α.U = 150.000.000 χιλιόμετρα.

Το έτος φωτός (ε.φ. ή ly) πού είναι η απόσταση πού διανύει το φώς σε ένα έτος και ισχύει ότι :       1 ε.φ. = 63.240 Α.U.

Το παρσέκ (parsec, pc) για το οποίο ισχύει ότι :  1 pc = 3,26 ε.φ. = 206265 Α.U.

5        Τι είναι το απόλυτο μέγεθος των αστέρων και πώς συνδέεται με το φαινόμενο μέγεθος ποσοτικά;

Απάντηση

Απόλυτο μέγεθος Μ είναι η τιμή του φαινόμενου μεγέθους του αστέρα, αν αυτός αναχθεί σε απόσταση 32,6 έτη φωτός.

Το απόλυτο μέγεθος συνδέεται ποσοτικά με το φαινόμενο μέγεθος m με την σχέση m–M=5logr-5, όπου η απόσταση του αστέρα από τον παρατηρητή σε parsec (1 parsec = 3,26 έτη φωτός)

6        Πού οφείλονται τά διαφορετικά χρώματα των αστέρων; Τι χρώμα έχουν οι θερμότεροι και τι οι ψυχρότεροι αστέρες;

Απάντηση

Η αιτία της διαβάθμισης των αστέρων είναι η διαφορετική θερμοκρασία της ατμόσφαιράς τους. Οι θερμότεροι αστέρες έχουν χρώμα μπλέ και οι ψυχρότεροι κόκκινο.

7        Τι είναι οι φασματικοί τύποι των αστέρων; Αναφέρετέ τους.

Απάντηση

Οι φασματικοί τύποι είναι επτά κατηγορίες στις οποίες ταξινομούνται οι αστέρες ανάλογα με το φάσμα τους, το οποίο ως γνωστόν εξαρτάται από την θερμοκρασία και τη χημική σύσταση της ατμόσφαιράς τους. Οι φασματικοί τύποι των αστέρων από τους θερμότερους (μπλέ) έως τους ψυχρότερους (κόκκινους) είναι οι εξής : O-B-A-F-G-K-M. Κάθε φασματικός τύπος διαιρείται σε υποκατηγορίες από το 0 έως το 9 πού αντιστοιχούν στους ψυχρότερους έως τους θερμότερους αστέρες.

5.4    ΤΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ   H-R

8        Τι είναι το διάγραμμα H-R; Ποια ανάγκη οδήγησε στην επινόησή του;

Απάντηση

Το διάγραμμα H-R είναι η απεικόνιση της σχέσης μεταξύ της επιφανειακής θερμοκρασίας ή του φασματικού τύπου των αστέρων (άξονας τετμημένων) και της απόλυτης λαμπρότητας (φωτεινότητας) ή του απόλυτου μεγέθους αυτών (άξονας τεταγμένων).

Τό εν λόγω διάγραμμα επινοήθηκε από τούς  Hertzprug καί Russel ανεξάρτητα, στήν προσπάθειά τους νά συλλέξουν πληροφορίες γιά τά στάδια εξέλιξης ενός αστέρα, από τήν μελέτη ενός πλήθους αστέρων πού βρίσκονται σέ διαφορετικά στάδια εξέλιξης. Καί τούτο διότι είναι αδύνατη βεβαίως η παρακολούθηση τής εξέλιξης ενός αστέρος δεδομένου ότι γίνεται σέ δισεκατομμύρια έτη.

9        Περιγράψτε εν ολίγοις τις πληροφορίες πού περιέχει το διάγραμμα H-R;

Απάντηση

Από το εν λόγω διάγραμμα προκύπτει ότι :

§            Οι αστέρες ομαδοποιούνται σε τέσσερις βασικές περιοχές του διαγράμματος. Οι αστέρες κάθε ομάδας έχουν περίπου τις ίδιες μάζες και ακτίνες.

§            Οι περισσότεροι αστέρες βρίσκονται κατά μήκος μιάς ζώνης, πού διασχίζει διαγώνια το διάγραμμα και ονομάζεται Κύρια Ακολουθία, και λέγονται νάνοι αστέρες.

§            Οι αστέρες στο κάτω δεξιό άκρο της Κύριας Ακολουθίας έχουν χαμηλή θερμοκρασία (έχουν χρώμα κόκκινο), ενώ οι αστέρες του πάνω αριστερού άκρου έχουν υψηλή θερμοκρασία (έχουν χρώμα μπλέ).

§            Το 90% των αστέρων πού βλέπουμε στον ουρανό ανήκουν στην Κύρια Ακολουθία και συνεπώς οι αστέρες περνούν το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους ως νάνοι αστέρες.

§            Πάνω και δεξιά από την Κύρια Ακολουθία είναι κατά σειρά οι πολυπληθείς γίγαντες και οι λιγότεροι υπεργίγαντες με τις τεράστιες διαστάσεις τους.

§            Κάτω και αριστερά από την κύρια ακολουθία βρίσκονται οι λευκοί νάνοι, οι οποίοι αν και έχουν υψηλή θερμοκρασία είναι αμυδροί λόγω μικρών διαστάσεων.

5.4    ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ

10    Περιγράψτε την γένεση των αστέρων σύμφωνα με το επικρατέστερο μοντέλο.

Απάντηση

Ένα μεσοαστρικό νέφος πού αποτελείται κυρίως από υδρογόνο αρχίζει να συστέλλεται με ταυτόχρονη αύξηση της πυκνότητάς του, η οποία προκαλεί αύξηση των βαρυτικών δυνάμεων πού επιφέρουν την κατάρρευση του νέφους προς το κέντρο του. Ταυτόχρονα αρχίζει περιστροφή η οποία μαζί με την συστολή πολλές φορές προκαλεί τη διάσπαση του νέφους σε κομμάτια, τους πρωτοαστέρες, οι οποίοι συνεχίζουν να καταρρέουν ανεξάρτητα πλέον και διαρκώς συστελλόμενοι. Αυτό οδηγεί σε αύξηση της πίεσης αλλά και της θερμοκρασίας του πρωτοαστέρα και σε κάποια στιγμή οι συνθήκες επιτρέπουν την έναρξη πυρηνικών αντιδράσεων σύντηξης του υδρογόνου σε ήλιο, οπότε η εκλυόμενη ενέργεια αυξάνει δραματικά την πίεση, η οποία καταφέρνει στο τέλος να αντισταθμίσει τις βαρυτικές δυνάμεις και την κατάρρευση του αστέρα. Τότε αποκαθίσταται δυναμική ισορροπία μεταξύ βαρυτικής κατάρρευσης και εσωτερικής πίεσης, η συστολή σταματά και τότε λέμε ότι γεννήθηκε ο αστέρας.   

11    Τι ονομάζουμε εξέλιξη ενός αστέρα, ποια είναι η αιτία αυτής της εξέλιξης, και τι ρόλο παίζει η αρχική μάζα του αστέρα  ;

Απάντηση

Εξέλιξη ενός αστέρα ονομάζουμε τις μεταβολές των φυσικών του χαρακτηριστικών σε συνάρτηση με το χρόνο. Αιτία είναι η αλλαγή του είδους των πυρηνικών αντιδράσεων πού συμβαίνουν στο εσωτερικό του.

Η αρχική μάζα καθορίζει την εξέλιξη του αστέρα. Έτσι οι μεγάλης μάζας αστέρες (πολλαπλάσια της ηλιακής) έχουν κύκλο ζωής λίγων χιλιάδων χρόνων και τους περιμένει βίαιο τέλος. Αντιθέτως οι μικρής μάζας παραμένουν σχεδόν αμετάβλητοι για εκατοντάδες εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια χρόνια.

12    Από ποια στάδια (φάσεις) διέρχεται ένας πρωτοαστέρας μέχρις ότου εξελιχθεί σε ερυθρό γίγαντα;

Απάντηση

Η πρώτη φάση είναι από τη γένεση του πρωτοαστέρα μέχρι την έναρξη των πυρηνικών αντιδράσεων σύντηξης υδρογόνου στον πυρήνα του, οπότε και εισέρχεται στην Κύρια Ακολουθία του διαγράμματος  H-R.

Η δεύτερη φάση είναι αυτή της Κύριας Ακολουθίας, πού αποτελεί και το μακρότερο τμήμα της ζωής ενός αστέρα. Το χαρακτηριστικό αυτής της φάσης είναι η καύση του υδρογόνου κατά τις πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης στον πυρήνα του και η σταθερότητα των διαφόρων φυσικών χαρακτηριστικών του.

Ακολουθεί η φάση μετά την Κύρια Ακολουθία, πού είναι και η συντομότερη. Το υδρογόνο έχει εξαντληθεί, οι συντήξεις έχουν σταματήσει, δεν παράγεται ενέργεια, η πίεση ελαττώνεται, η δυναμική ισορροπία καταστρέφεται, οι βαρυτικές δυνάμεις υπερισχύουν, ο αστέρας αρχίζει να συστέλλεται και η θερμοκρασία αυξάνει.  Όταν η θερμοκρασία φτάσει περίπου τους 10⁸ βαθμούς Κ, αρχίζει σύντηξη ηλίου σε άνθρακα πού συνοδεύεται από τρομερή έκλυση ενέργειας πού προκαλεί δραματική διαστολή του αστέρα, πού με τη σειρά της προκαλεί πτώση της θερμοκρασίας και μετατόπιση επομένως του φάσματος της ακτινοβολίας προς το ερυθρό. Ο αστέρας μετατρέπεται πλέον σε ερυθρό γίγαντα.

13    Πότε ένας ερυθρός γίγαντας εξελίσσεται σε ερυθρό υπεργίγαντα;

Απάντηση

Αν η αρχική μάζα του αστέρα είναι πολύ μεγαλύτερη από την μάζα του Ηλίου, τότε, αφού εξαντληθεί και το καύσιμο ήλιο, ο πυρήνας του ερυθρού γίγαντα συστέλλεται εκ νέου από τις βαρυτικές δυνάμεις πού εξουδετερώνουν την εσωτερική πίεση, η θερμοκρασία αυξάνεται στους 10⁹ βαθμούς Κ, οπότε αρχίζει σύντηξη άνθρακα με επακόλουθο την απελευθέρωση ακόμα μεγαλύτερης ενέργειας και διαστολή του αστέρα σε τρομακτικές διαστάσεις. Γίνεται πλέον ερυθρός υπεργίγαντας.

14    Τι πορεία θα ακολουθήσει ο ήλιος μας μετά την Κύρια Ακολουθία και τι επιπτώσεις θα έχει στη Γή και τους άλλους πλανήτες ;

Απάντηση

Ο ήλιος μας κατ’ αρχάς θα εξελιχθεί σε ερυθρό γίγαντα με ακτίνα 1.1 A.U. Εν συνεχεία θα εξελιχθεί σε λευκό νάνο, ο οποίος ψυχόμενος σιγά σιγά θα μετατραπεί σε μαύρο νάνο.

Η Γή θα περιστρέφεται αρχικά στα όρια της ατμόσφαιρας του ηλίου, η δική της ατμόσφαιρα θα διαλυθεί αλλά και τά ανώτερα στρώματα του φλοιού της θα αρχίσουν να εξατμίζονται. Η ακτίνα περιφοράς της γύρω από τον Ήλιο θα μειώνεται συνεχώς λόγω τριβής ενώ σε λιγότερο από 200 χρόνια η Γή θα συγχωνευθεί με τον πυρήνα του Ηλίου. Οι εσωτερικοί πλανήτες θα εξατμισθούν ενώ οι εξωτερικοί θα αποβάλουν τά παγωμένα εξωτερικά τους στρώματα και θα αποκαλυφθούν οι πετρώδεις πυρήνες τους.

15    Ποιο είναι το τελικό στάδιο της εξέλιξης ενός αστέρα και ποιος καθορίζει την πορεία πού θα ακολουθηθεί ;

Απάντηση

Το τελικό στάδιο της εξέλιξης ενός αστέρα είναι αβέβαιο και εξαρτάται από την αρχική μάζα του. Είναι δυνατόν ο αστέρας, μετά το στάδιο του ερυθρού γίγαντα, να εξελιχθεί σε λευκό νάνο και εν συνεχεία σε μαύρο νάνο, αν η μάζα του είναι συγκρίσιμη με αυτή του Ηλίου, αλλά είναι δυνατόν να εξελιχθεί σε αστέρα νετρονίων μετά από μια βίαιη έκρηξη υπερκαινοφανούς αστέρα, αν η μάζα είναι μεταξύ 5 και 10 ηλιακών, αφού περάσει από το στάδιο του ερυθρού γίγαντα δύο φορές. Τέλος αν η μάζα είναι μεγαλύτερη από 20 ηλιακές, ο αστέρας, πάλι μετά από έκρηξη υπερκαινοφανούς, μετά το στάδιο του ερυθρού υπεργίγαντα, καταλήγουν σε μελανές οπές.  

16    Περιγράψτε την διαδικασία μετατροπής ενός ερυθρού γίγαντα σε μαύρο νάνο.

Απάντηση

Εάν ο αστέρας έχει μάζα συγκρίσιμη με αυτή του Ηλίου, μετά το στάδιο του ερυθρού γίγαντα χάνει σταδιακά μάζα με τον αστρικό άνεμο, ο οποίος δημιουργεί πλανητικό νεφέλωμα. Όταν εξαντληθεί το ήλιο, οι πυρηνικές αντιδράσεις σταματούν, ενέργεια δεν παράγεται πλέον και αρχίζει η συρρίκνωση λόγω των βαρυτικών δυνάμεων, οι οποίες όμως, λόγω της μικρής μάζας δεν επαρκούν για να προκαλέσουν έναρξη σύντηξης άνθρακα. Προκαλείται όμως πλήρης ιονισμός της μάζας του πυρήνα. Τά ελεύθερα πλέον ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα νέφος πού ασκεί ισχυρή πίεση στον πυρήνα, η οποία επίσης αντισταθμίζει την βαρυτική δύναμη και ο αστέρας ισορροπεί. Έχει μετατραπεί σε λευκό νάνο.  Αυτός εξακολουθεί να ακτινοβολεί από την εσωτερική του ενέργεια ενώ δεν παράγει νέα και έτσι σιγά σιγά ψύχεται, η ακτινοβολία του μειώνεται και τελικά μετατρέπεται σε έναν καστανό και στη συνέχεια σε μαύρο νάνο.

17    Τι είναι οι αστέρες νετρονίων ;

Απάντηση

Οι αστέρες νετρονίων είναι τά ουράνια σώματα στα οποία καταλήγουν οι αστέρες με μάζα 5 έως 10 ηλιακές μετά το στάδιο του ερυθρού γίγαντα, από το οποίο περνούν δύο φορές  στην πορεία προς το θάνατό τους. Αυτό γίνεται μετά τις πυρηνικές συντήξεις του ηλίου και του άνθρακα και κατόπιν βίαιης έκρηξης υπερκαινοφανούς αστέρα. Αποτελούνται κατά κύριο λόγο από νετρόνια, έχουν εξαιρετικά μεγάλη πυκνότητα και η διάμετρός τους είναι περί τά 10 χιλιόμετρα. Εμφανίζουν ισχυρότατο βαρυτικό και μαγνητικό πεδίο, ενώ τά ηλεκτρόνια  πού είναι παγιδευμένα σ’ αυτό εκπέμπουν ραδιοκύματα., τά οποία λόγω της περιστροφής ανιχνεύονται με τη μορφή ραδιοπαλμών καί γι’ αυτό ονομάζονται και πάλσαρ (pulsars).

18    Τι είναι οι μελανές οπές ; Υπάρχει περίπτωση ο Ήλιος μας να καταλήξει σε μελανή οπή ;

Απάντηση

Είναι τά ουράνια σώματα στα οποία καταλήγουν οι αστέρες με μάζα μεγαλύτερη από 20 ηλιακές, μετά το στάδιο του ερυθρού υπεργίγαντα, και κατόπιν βίαιης έκρηξης υπερκαινοφανούς αστέρα. Πρόκειται για αντικείμενα των οποίων η πυκνότητα θεωρητικά τείνει στο άπειρο και οι γνωστές υλικές δομές καταστρέφονται. Είναι μια αινιγματική κατάσταση του χωροχρόνου. Το βαρυτικό τους πεδίο είναι ισχυρότατο και έλκει ακόμα και το φώς και γι’ αυτό οι μελανές οπές δεν είναι άμεσα ορατές. Η ύπαρξή τους διαπιστώνεται είτε από την εκπομπή ακτίνων Χ κατά την απορρόφηση θερμού υλικού από γειτονικό αστέρα με τον οποίο αποτελεί σύστημα διπλού αστέρα, είτε από την καμπύλωση πού υφίσταται οι ακτίνες φωτός, όταν αυτό διέρχεται από κοντά της.

19    Ποιος είναι ο κύκλος της δημιουργίας των αστέρων ; Ποιοι αστέρες ανήκουν στον πληθυσμό αστέρων τύπου Ι και ποιοι στον πληθυσμό αστέρων τύπου ΙΙ ;

Απάντηση

Με τον θάνατο των αστέρων, ειδικότερα μέ την έκρηξη των υπερκαινοφανών  αστέρων, τά χημικά στοιχεία πού σχηματίστηκαν στον πυρήνα του αστέρα από τις πυρηνικές αντιδράσεις, εκτοξεύονται στο διάστημα και εμπλουτίζουν την μεσοαστρική ύλη με ποικιλία ατόμων διαφόρων στοιχείων. Από αυτή τη μεσοαστρική ύλη όμως σχηματίζονται νέοι αστέρες και πλανήτες με πιο σύνθετη χημική σύσταση από τους αστέρες πού προέρχεται. Αυτός είναι ο κύκλος της δημιουργίας.

Στον πληθυσμό αστέρων τύπου Ι ανήκουν οι νεότεροι αστέρες πού προέρχονται από εμπλουτισμένη με πιο σύνθετα στοιχεία μεσοαστρική ύλη.

Στον πληθυσμό αστέρων τύπου ΙΙ ανήκουν οι παλαιότεροι αστέρες πού πρώτοι δημιουργήθηκαν στον Γαλαξία μας και αποτελούνται σχεδόν αποκλειστικά από υδρογόνο και ήλιο.

20    Τι είναι οι μεταβλητοί αστέρες και σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται ;

Απάντηση

Μεταβλητοί αστέρες είναι εκείνοι οι οποίοι διανύουν την περίοδο πού χαρακτηρίζεται από γρήγορες και εντυπωσιακές μεταβολές. Διακρίνονται σε φυσικούς μεταβλητούς, στους οποίους η μεταβολή της λαμπρότητας οφείλεται  σε φυσικά αίτια και σε εκλειπτικούς μεταβλητούς, οι οποίοι είναι ζεύγος αστέρων, στους οποίους η παρατηρούμενη μεταβολή της λαμπρότητας οφείλεται σε φαινόμενα έκλειψης του ενός εκ των δύο.

Οι φυσικοί μεταβλητοί διακρίνονται σε παλλόμενους μεταβλητούς πού η μεταβολή της λαμπρότητας οφείλεται σε περιοδικές συστολές και διαστολές της ατμόσφαιράς τους (π.χ. Κηφείδες), και σε εκρηκτικούς μεταβλητούς πού χαρακτηρίζονται από απότομες και βίαιες μεταβολές (π.χ. καινοφανείς αστέρες ή novae).

21     Τι είναι οι καινοφανείς αστέρες ή Novae και τι οι υπερκαινοφανείς ή supernovae ;

Απάντηση

Οι καινοφανείς αστέρες είναι φυσικοί εκρηκτικοί μεταβλητοί αστέρες, οι οποίοι ενώ είναι πολύ αμυδροί,  μέσα σε λίγες ώρες ή μέρες γίνονται περίπου 100.000 φορές φωτεινότεροι και καθίστανται αστέρες 1^ου μεγέθους. Πιστεύεται ότι αυτό οφείλεται σε εκρήξεις στις επιφανειακές στοιβάδες του αστέρα πού συνοδεύονται με διαστολή της μάζας τους.

Υπερκαινοφανείς είναι εκείνοι οι καινοφανείς αστέρες, των οποίων λαμπρότητα αυξάνει κατά 100.000.000 φορές, ώστε να φαίνονται ακόμα και κατά την διάρκεια της μέρας.

22    Τι είναι τά αστρικά συστήματα, τι περιπτώσεις αστρικών συστημάτων υπάρχουν ; Τι διαφέρει το οπτικό ζεύγος αστέρων από το φυσικό;

Απάντηση

Αστρικό σύστημα είναι σύστημα δύο ή περισσοτέρων αστέρων πού συνδέονται μεταξύ τους με δυνάμεις βαρύτητας. Αστρικά συστήματα είναι οι διπλοί αστέρες και τά αστρικά σμήνη.

Το οπτικό ζεύγος αστέρων είναι η περίπτωση δύο αστέρων των οποίων οι διευθύνσεις παρατήρησης από τη Γή σχηματίζουν μεταξύ τους πάρα πολύ μικρή γωνία, ώστε να δημιουργείται η ψευδαίσθηση ότι αποτελούν διπλό αστέρα, ενώ στην πραγματικότητα μπορούν να βρίσκονται πολύ μακριά ο ένας από τον άλλο. Αντιθέτως το φυσικό ζεύγος αφορά πράγματι διπλό αστέρα, του οποίου τά μέλη συνδέονται με αμοιβαίες ελκτικές δυνάμεις και υπακούουν στους νόμους της Μηχανικής.

23    Τι είναι τά αστρικά σμήνη και σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται ;

Απάντηση

Τά αστρικά σμήνη είναι αστρικά συστήματα πού αποτελούνται από μερικές εκατοντάδες μέχρι και εκατομμύρια αστέρες. Διακρίνονται σε ανοικτά σμήνη πού είναι χαλαρές συγκεντρώσεις 100 έως 2.000 αστέρων με ακανόνιστο σχήμα (Πλειάδες, Υάδες), και σε σφαιρωτά σμήνη πού είναι πυκνές συγκεντρώσεις  εκατοντάδων χιλιάδων αστέρων με σφαιρική συμμετρία (Ηρακή, Κενταύρου). Το κέντρο μάλιστα των σφαιρωτών αστρικών σμηνών φαίνεται σαν συμπαγές.

Τά σμήνη διαλύονται σταδιακά λόγω των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων με το υπόλοιπο μέρος του γαλαξία πού τά περιβάλλει.

Αρχή σελίδας

6.5    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6    Ο ΓΑΛΑΞΙΑΣ

1        Τι είναι ο Γαλαξίας και γιατί λέγεται έτσι ;

Απάντηση

Γαλαξίας είναι η γαλακτόχρωμη ζώνη με ασαφή όρια πού διασχίζει τον ουρανό από τά βορειοδυτικά προς τά νοτιοανατολικά. Πρόκειται για τεράστιο πλήθος συγκεντρωμένων αστέρων, όπως είπε και ο Δημόκριτος.

Η ονομασία του αποδίδεται στον μύθο, σύμφωνα με τον οποίο η Ήρα, όταν διαπίστωσε ότι το μωρό πού θήλαζε ήταν ο Ηρακλής, το έσπρωξε μακριά της με αποτέλεσμα να διαχυθεί το γάλα και να σχηματισθεί ο Γαλαξίας.

2        Ποια είναι η δομή του Γαλαξία ; Γιατί είναι πιθανόν να συγκρούονται οι αστέρες στην κεντρική του περιοχή ; Τι ενδεχομένως υπάρχει στο κέντρο του;

Απάντηση

Ο Γαλαξίας αποτελείται από την κεντρική περιοχή του (γαλαξιακό εξόγκωμα), τον γαλαξιακό πυρήνα στο κέντρο του εξογκώματος, τον δίσκο του και την άλω.

Είναι πιθανή η σύγκρουση αστέρων στην κεντρική περιοχή του Γαλαξία, διότι εκεί η πυκνότητα των αστέρων είναι πολύ μεγάλη, 1.000.000 φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα του ηλιακού μας συστήματος και συνεπώς οι αποστάσεις των γειτονικών αστέρων είναι αρκούντως μικρές ώστε να ευνοούνται οι συγκρούσεις.

Στο κέντρο του Γαλαξία υπάρχει τεράστια συγκέντρωση μάζας, ισοδύναμη με 3.000.000 ηλιακές μάζες, και πιθανότατα εκεί υπάρχει μια τεράστια μαύρη τρύπα, όπως αποκαλύπτει η εκπομπή τεραστίων ποσών ακτίνων Χ και ραδιοκυμάτων από την περιοχή αυτή.

3        Τι είναι η άλως του Γαλαξία και ποια είναι τά χαρακτηριστικά της;

Απάντηση

Η άλως είναι η εκτεταμένη λεπτή και σφαιρική περιοχή διαμέτρου 300.000 ε.φ. πέραν του γαλαξιακού δίσκου. Αποτελείται από αέρια νέφη, κυρίως ιονισμένου υδρογόνου, παλαιούς αστέρες και σφαιρωτά σμήνη αστέρων. Επίσης πιστεύεται ότι περιέχει και σκοτεινή ύλη.

4        Τι περιλαμβάνει ο Γαλαξίας ;

Απάντηση

Ο Γαλαξίας περιλαμβάνει αστέρες πληθυσμού Ι και ΙΙ, μεσοαστρική ύλη και νεφελώματα.

5        Τι είναι η μεσοαστρική ύλη και πώς δημιουργήθηκε ;

Απάντηση

Μεσοαστρική ύλη είναι η σκόνη, τά αέρια και τά νεφελώματα, τά οποία βρίσκονται διάχυτα ανάμεσα στους αστέρες του Γαλαξία. Η μεσοαστρική ύλη δημιουργήθηκε από τους αστρικούς ανέμους ή από εκρήξεις καινοφανών και υπερκαινοφανών αστέρων. Κυρίως βρίσκεται στις σπείρες του Γαλαξία, η πυκνότητά της είναι πολύ μικρή, αλλά η συνολική μάζα της συγκρίνεται με τη μάζα του συνόλου των αστέρων του.

6        Τι είναι τά νεφελώματα ;

Απάντηση

Τά νεφελώματα είναι τεράστιες και εντυπωσιακές συγκεντρώσεις αερίου, κυρίως υδρογόνου, και σκόνης. Είναι περιοχές πού δημιουργούνται συνέχεια νέοι αστέρες. Τό πρώτο νεφέλωμα, αυτό του Ωρίωνα,  ανακαλύφθηκε τον 17^ο αιώνα, ενώ σήμερα είναι γνωστά περισσότερα από 1000.

7        Περιγράψτε εν ολίγοις τις κινήσεις των μελών του Γαλαξία.

Απάντηση

Την πιο οργανωμένη κίνηση εμφανίζουν οι αστέρες του γαλαξιακού δίσκου, ο οποίος ολόκληρος περιστρέφεται γύρω απ’ το γαλαξιακό κέντρο. Οι ταχύτητες στην περιοχή του Ηλίου φτάνουν τά 220 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, ενώ οι περίοδοι τά 225 εκατομμύρια χρόνια. Πάντως η περιστροφή του Γαλαξία είναι διαφορική, δηλαδή τά διάφορα τμήματά του περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες.

6.5    ΕΞΩΓΑΛΑΞΙΑΚΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ

8        Πώς ταξινομούνται οι γαλαξίες κατά τον Hubble ; Σε ποια κατηγορία ανήκει ο δικός μας Γαλαξίας ;

Απάντηση

Κατά την ταξινόμηση αυτή οι γαλαξίες διακρίνονται σε ελλειπτικούς (Ε), σε σπειροειδείς (S και Sb) και στους ανώμαλους (Ι).

Οι ελλειπτικοί χωρίζονται σε οκτώ επί μέρους κατηγορίες, ανάλογα με τη φαινόμενη πλάτυνση, Ε0, Ε1,…, Ε7. Ο Ε0 έχει μηδενική πλάτυνση, είναι δηλαδή σφαιρικός γαλαξίας.

Οι σπειροειδείς, και αυτοί διακρίνονται σ’ αυτούς πού η κεντρική τους περιοχή έχει σχήμα σπειροειδές (S) και σ’ αυτούς πού η κεντρική τους περιοχή έχει σχήμα ράβδου (SB).

Οι ανώμαλοι γαλαξίες έχουν ακανόνιστο σχήμα και διακρίνονται σε δύο κατηγορίες, τους IrI και  IrII.

Ο δικός μας γαλαξίας είναι τύπου ελλειπτικός τύπου S.

9  Τι ονομάζεται φυγή των γαλαξιών ; Πώς διαπιστώθηκε ;. 

Απάντηση

Φυγή γαλαξιών ονομάζεται το φαινόμενο της απομάκρυνσης όλων των μακρινών γαλαξιών από τον δικό μας γαλαξία.

Το φαινόμενο διαπιστώθηκε όταν ο αστρονόμος Slipher κατόρθωσε να μετρήσει με τη βοήθεια του φαινομένου Doppler, τις ακτινικές ταχύτητες ως προς τη Γή, περισσότερων από 40 γαλαξιών.

10  Διατυπώστε τον νόμο του Hubble και γράψτε τη μαθηματική του έκφραση.

Απάντηση

Σύμφωνα με τον νόμο αυτό, οι ακτινικές ταχύτητες (υ) των απομακρυνόμενων γαλαξιών από τον δικό μας γαλαξία, είναι ανάλογες τών αποστάσεών τους (d) από την Γή.

Η μαθηματική έκφραση του νόμου είναι υ = Η • d. Η σταθερά αναλογίας Η ονομάζεται παράμετρος Hubble, έχει περίπου τιμή 75 Km/sec/Mpc και εκφράζει την ταχύτητα ανά μονάδα μήκους, με την οποία φαίνονται να απομακρύνονται από την Γή οι γαλαξίες.

6.5    ΟΜΑΔΕΣ  ΚΑΙ  ΣΜΗΝΗ   ΓΑΛΑΞΙΩΝ

11  Τι είναι οι ομάδες, τά σμήνη και τά υπερσμήνη γαλαξιών ; Αναφέρετε μία ομάδα και τρία σμήνη γαλαξιών.

Απάντηση

Ομάδες γαλαξιών είναι σύνολα από αυτούς πού αλληλεπιδρούν μεταξύ τους βαρυτικά, ενώ έχουν και παρόμοια χαρακτηριστικά, αφού πιθανώς δημιουργήθηκαν την ίδια εποχή. Αν είναι ολιγομελή πρόκειται για ομάδες, ενώ αν είναι πολυπληθή λέγονται σμήνη γαλαξιών. Αν πρόκειται για ομάδες σμηνών, τότε μιλάμε για υπερσμήνη γαλαξιών.

Γνωστή ομάδα γαλαξιών είναι η λεγόμενη Τοπική Ομάδα, η οποία περιλαμβάνει τον δικό μας γαλαξία, τον γαλαξία της Ανδρομέδας, τά δύο Νέφη του Μαγγελάνου, την Μεγάλη Άρκτο και ακόμα περίπου 15 γαλαξίες.

Γνωστά σμήνη γαλαξιών είναι το σμήνος της Παρθένου, το σμήνος της Κόμης της Βερενίκης και το σμήνος του Βόρειου Στεφάνου.

12 Τι είναι ο κανιβαλισμός των γαλαξιών και πού παρατηρείται συνήθως ;

Απάντηση

Πρόκειται για φαινόμενο κατά το οποίο γαλαξίες μια ομάδας συγχωνεύονται ή συγκρούονται μεταξύ τους και σχηματίζεται νέος γαλαξίας με διαφορετικές ιδιότητες.

13  Σε ποια συμπεράσματα κατέληξαν οι μελέτες σύγκρουσης δύο γαλαξιών ;

Απάντηση

Τά συμπεράσματα είναι τά ακόλουθα :

q     Οι συγκρούσεις μεταξύ γαλαξιών παρατηρούνται κυρίως στις ομάδες ή τά σμήνη στα οποία ανήκουν.

q      Στις μικρές ομάδες, λόγω μικρών ταχυτήτων συνήθως καταλήγουν σε συγχώνευση ή απορρόφηση του ενός.

q      Στις μεγάλες ομάδες, λόγω μεγάλων ταχυτήτων, ο ένας γλιστρά μέσα στον άλλο και από την αλληλεπίδραση ανακατανέμεται η ύλη τους με πιθανή έκρηξη.

q      Οι αστέρες των γαλαξιών δεν συγκρούονται μεταξύ τους, κατά την σύγκρουση των γαλαξιών στους οποίους ανήκουν.

6.5    ΕΙΔΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ ΓΑΛΑΞΙΕΣ

14  Τι ονομάζονται ενεργοί γαλαξίες και σε ποιες κατηγορίες κατατάσσονται ;

Απάντηση

Πρόκειται για γαλαξίες - τεράστιες πηγές ακτινοβολίας πού αντιστοιχούν και στο μη ορατό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Η ενέργεια πού εκπέμπουν μπορεί να είναι χιλιάδες φορές η ενέργεια του Γαλαξία μας !

Οι ενεργοί γαλαξίες είναι τριών ειδών : ραδιογαλαξίες, γαλαξίες Seyfert και κβάζαρς.

15    Τι είναι οι ραδιογαλαξίες και και σε ποια είδη διακρίνονται ;

Απάντηση

Οι ραδιογαλαξίες είναι ισχυρές πηγές ραδιοκυμάτων, αφού αποτελούν τάξη των ενεργών γαλαξιών, και διακρίνονται σε συμπαγείς και εκτεταμένους.

Οι συμπαγείς διαθέτουν μικρό πυρήνα πού εκπέμπει έντονα ραδιοκύματα, και άλω γύρω από αυτόν πού εκπέμπει ραδιοκύματα με μικρότερη ένταση.

Οι εκτεταμένοι ραδιογαλαξίες εκπέμπουν ραδιοκύματα από εκτεταμένη περιοχή, η οποία εμφανίζει ασθενή πυρήνα με δύο λοβούς

16  Τι είναι οι γαλαξίες Seyfert  ;

Απάντηση

Οι γαλαξίες αυτοί είναι τύπος ενεργειακού γαλαξία πού ανακαλύφθηκε από τόν Αμερικανό αστρονόμο Seyfert το 1943. Έχουν έναν εξαιρετικά μικρό και φωτεινό πυρήνα όπου φαίνεται να υπάρχει βίαιη δραστηριότητα.

17    Τί είναι τά κβάζαρς ;

Απάντηση

Τά κβάζαρς είναι τά πιο φωτεινά και πιο απομακρυσμένα  αντικείμενα του σύμπαντος. Κάθε κβάζαρ, παρ’ όλο πού είναι μικρότερο από ένα τυπικό γαλαξία, ακτινοβολεί τόση ενέργεια όση εκατοντάδες γαλαξίες μαζί. Η φωτεινότητά τους αντιστοιχεί σε 20 τρισεκατομμύρια ήλιους, ή 1000 γαλαξίες σαν τον δικό μας. !!! Είναι και αυτά βεβαίως τύπος ενεργού γαλαξία. Το κοντινότερο κβάζαρ απέχει 240 Mpc, ενώ το πλέον μακρινό απέχει 4.700 Mpc.

18    Αναφέρετε τά χαρακτηριστικά των ενεργών γαλαξιών.

Απάντηση

      Έχουν τεράστιες φωτεινότητες.

       Η ενέργεια εκπομπής τους δεν προέρχεται από τους αστέρες τους, αλλά από έντονη δραστηριότητα του πυρήνα τους.

       Η ενέργειά τους έχει μεγάλες διακυμάνσεις.

       Συχνά παρατηρείται εκρηκτική δραστηριότητα στους πυρήνες τους.

       Συνήθως βρίσκονται σε μεγάλες αποστάσεις από τη Γή.

19    Ποια είναι τά αναπάντητα ερωτηματικά πού δημιουργεί η ύπαρξη και η μελέτη των ενεργών γαλαξιών ;

Απάντηση

§         Πώς είναι δυνατόν αυτές οι τεράστιες ποσότητες ενέργειας να προέρχονται από τόσο μικρές περιοχές ;

§         Γιατί τόσο μεγάλη ποσότητα ενέργειας εκπέμπεται σε μεγάλα μήκη κύματος, σε ραδιοκύματα και σε υπέρυθρη ακτινοβολία ;

20    Πώς παράγονται οι τεράστιοι πίδακες αέριας μάζας, πού εκτινάσσονται με μεγάλη ταχύτητα από τον πυρήνα του ενεργού γαλαξία Μ87  και εκπέμπουν ορατό φώς, ακτίνες Χ και ραδιοκύματα ;

Απάντηση

Η έντονη εκπομπή ακτίνων Χ ενισχύει την άποψη ότι στο εσωτερικό των ενεργών γαλαξιών υπάρχει ισχυρό βαρυτικό πεδίο παρόμοιο με των αστέρων νετρονίων και των μελανών οπών. Τά σύγχρονα μοντέλα προβλέπουν πράγματι την ύπαρξη τεράστιας μαύρης τρύπας με μάζα από μερικά εκατομμύρια έως και ένα δισεκατομμύριο ηλιακές μάζες, πού με την ισχυρότατη βαρυτική της έλξη ρουφά τά αέρια και τους αστέρες πού την περιβάλλουν με ταυτόχρονη έκλυση τεραστίων ποσοτήτων ενέργειας υπό μορφή ακτινοβολίας και θερμότητας. Η ενέργεια αυτή απορροφάται από τά σωματίδια πού περιβάλλουν την μαύρη τρύπα, τά οποία επιταχυνόμενα δημιουργούν τά βίαια φαινόμενα.

6.5    ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΞΗ  ΤΩΝ ΓΑΛΑΞΙΩΝ

21    Για ποιους λόγους είναι δύσκολη η κατασκευή μοντέλου για τους γαλαξίες πού να απαντά στα ερωτήματα σχηματισμού και εξέλιξής τους, αλλά και σχηματισμού ομάδων, σμηνών και υπερσμηνών από αυτούς;

Απάντηση

Η δυσκολία συνίσταται στο ότι :

v       Οι γαλαξίες είναι πολύ πιο περίπλοκα συστήματα απ’ ότι οι αστέρες, και παρατηρούνται πολύ πιο δύσκολα.

v       Δεν υπάρχουν άμεσες παρατηρήσεις γιά τον σχηματισμό τους. Πάντως πιστεύεται ότι δημιουργήθηκαν όλοι μαζί πρίν από 10 -20 δισεκατομμύρια έτη.

22    Από πού τεκμαίρεται ότι οι γαλαξίες εξελίσσονται σταδιακά ;

Απάντηση

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι γαλαξίες εξελίσσονται σταδιακά για τους εξής λόγους :

q       Αποτελούνται από αστέρες οι οποίοι εξελίσσονται οι ίδιοι.

q       Αλληλεπιδρούν βαρυτικά με άλλους γειτονικούς  γαλαξίες.

q       Τά μέλη τους αλληλεπιδρούν και αυτά μεταξύ τους

23    Πώς βγάζουμε συμπεράσματα για την εξέλιξη των γαλαξιών, δεδομένου ότι οι παρατηρήσεις αυτών αφορούν την κατάστασή τους πρίν από δισεκατομμύρια ενδεχομένως χρόνια, λόγω του πεπερασμένου της ταχύτητας του φωτός και των ασύλληπτα μεγάλων αποστάσεων ;

Απάντηση

Συμπεράσματα για την εξέλιξη των γαλαξιών εξάγονται από την παρατήρηση και σύγκριση γαλαξιών πού βρίσκονται σε διαφορετικές αποστάσεις. Όσο πιο μακριά βρίσκονται οι παρατηρούμενοι γαλαξίες, τόσο πιο βαθειά βλέπομε στο παρελθόν τους.

24    Πώς σχηματίσθηκαν οι γαλαξίες πρίν περίπου 10 με 20 δισεκατομμύρια έτη σύμφωνα με το επικρατέστερο σήμερα μοντέλο ;

Απάντηση

Αρχικά η ύλη του σύμπαντος ήταν ομοιόμορφα διασπαρμένη. Μικρές διαταραχές όμως στην πυκνότητά της δημιούργησαν μικρές συγκεντρώσεις ύλης σαν φουσκάλες αερίων. Η βαρύτητα αυτών των συγκεντρώσεων προσέλκυσε κι άλλο υλικό από τον περιβάλλοντα χώρο και τελικά εξελίχθηκαν σε γαλαξίες. Εν συνεχεία η περιστροφή και ακτινοβολία μαζί με την βαρυτική συστολή προσδιόρισε την εξέλιξή τους.

25    Τι είναι η σκοτεινή ύλη και πώς προέκυψε η ανάγκη για την αποδοχή της ύπαρξής της ; Σε τι συνίσταται αυτή ;

Απάντηση

Ο υπολογισμός της μάζας της ύλης του Σύμπαντος, όπως προκύπτει από την μελέτη των γαλαξιών, είναι πολύ μεγαλύτερη από την παρατηρούμενη συνολικά. Αυτό οδήγησε στην αποδοχή ύπαρξης μη παρατηρούμενης ύλης, η οποία εκλήθη σκοτεινή ύλη.

Η σκοτεινή ύλη μπορεί να είναι πλανήτες, ή πάρα πολύ αμυδροί αστέρες διασκορπισμένοι στο διάστημα ή ακόμα και μια τεράστια μάζα από υποατομικά σωματίδια με κυρίως υποψήφια τά axıons και τά WIMP ( Weak Interactive Massive Particles ) .

26    Πώς προσπαθούν να ανιχνεύσουν, να υπολογίσουν και να χαρτογραφήσουν την σκοτεινή ύλη οι επιστήμονες ;

Απάντηση

Οι επιστήμονες προσπαθούν να ανιχνεύσουν και να χαρτογραφήσουν την κατανομή της σκοτεινής ύλης μέσω της εκπομπής ακτίνων Χ από θερμά αέρια, ή μέσω του φαινομένου των βαρυτικών φακών.

Στο εσωτερικό των γαλαξιακών σμηνών έχει ανιχνευθεί ακτινοβολία Χ προερχόμενη από αέριο θερμοκρασίας 1000 Κ και πολύ μεγάλης μάζας. Το αέριο παραδόξως παραμένει συγκεντρωμένο, εξ αιτίας της βαρυτικής έλξης πού ασκεί πάνω του η σκοτεινή ύλη. Εκτιμάται ότι ο υπολογισμός της βαρυτικής δύναμης θα οδηγήσει στον υπολογισμό του ποσοστού συμμετοχής της σκοτεινής ύλης, και εν συνεχεία στην κατανομή της τελευταίας στο σμήνος.

27    Ποιο φαινόμενο ονομάζεται βαρυτικός φακός και πώς αξιοποιείται από τους επιστήμονες ;

Απάντηση

Οι φωτεινές ακτίνες μακρινών αντικειμένων, ταξιδεύοντας προς εμάς, υφίστανται εκτροπή από βαρυτικές επιδράσεις οποιασδήποτε μάζας, όπως εκτρέπονται όταν περνούν μέσα από ένα φακό. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται βαρυτικός φακός.

Οι επιστήμονες εκμεταλλεύονται το φαινόμενο αυτό προκειμένου να ανιχνεύσουν και να υπολογίσουν την σκοτεινή ύλη.

28    Ποια πιστεύεται ότι είναι η σύσταση του Κόσμου σήμερα ;

Απάντηση

Σήμερα οι αστροφυσικοί έχουν καταλήξει ότι το Σύμπαν αποτελείται κατά 4% από τη γνωστή ύλη, κατά 23 % από ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ και κατά 73 % από μία μυστηριώδη ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ, στην οποία αποδίδεται η επιτάχυνση της διαστολής του Σύμπαντος.

Αρχή σελίδας

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

7.1    ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

1. Ποια επιστήμη ονομάζεται Κοσμολογία ;

Απάντηση

Κοσμολογία ονομάζεται ο τομέας της Αστρονομίας πού ασχολείται με την επιστημονική έρευνα  της γένεσης, της δομής και της εξέλιξης του Σύμπαντος.

2. Τι εννοούμε με τον όρο «κοσμολογική» αρχή ;

Απάντηση

Κοσμολογική αρχή είναι η αποδοχή τριών βασικών υποθέσεων για την σύνθεση οποιουδήποτε κοσμολογικού μοντέλου. Δηλαδή υποθέτουμε ότι οι νόμοι της Φυσικής ισχύουν παντού και πάντοτε στο Σύμπαν, υποθέτουμε επίσης ότι το Σύμπαν είναι ομοιογενές και ισότροπο.

3. Ποιες ενδείξεις ενισχύουν την υπόθεση της παγκοσμιότητας των φυσικών νόμων ;

Απάντηση

Η παγκοσμιότητα των φυσικών νόμων ενισχύεται από :

§         Η φασματική ανάλυση των ακτινοβολιών όλων των γαλαξιών δείχνει ότι αποτελούνται όλοι τους από τά ίδια στοιχεία από τά οποία αποτελείται και η Γή.

§         Οι κινήσεις των πλανητών, των αστέρων και των γαλαξιών υπακούουν στους νόμους της Μηχανικής, όπως και οι κινήσεις των διαφόρων σωμάτων επάνω στη Γή.

4. Τι εννοούμε όταν λέμε ότι το Σύμπαν είναι ομοιογενές και ποια παρατηρησιακά δεδομένα ενισχύουν την άποψη αυτή ;

Απάντηση

Ομοιογενές Σύμπαν σημαίνει ότι οι μέσες πυκνότητες της ύλης και της ακτινοβολίας είναι παντού σταθερές, δηλαδή η κατανομή της ύλης και της ενέργειας στο Σύμπαν είναι ομοιογενής, ανεξαρτήτως αποστάσεως.

Η ομοιογένεια του Σύμπαντος ενισχύεται από το γεγονός ότι παρατηρήθηκε σταθερότητα στην κατανομή του αριθμού των σμηνών γαλαξιών, σε συνάρτηση με την απόστασή τους από τη Γή. Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις το Σύμπαν παρουσιάζει σημαντική ομοιογένεια σε αποστάσεις τουλάχιστον 1.000 Kpc.  

5. Τι εννοούμε όταν λέμε ότι το Σύμπαν είναι ισότροπο και ποια παρατηρησιακά δεδομένα ενισχύουν την άποψη αυτή;

Απάντηση

Ισότροπο Σύμπαν σημαίνει ότι οι μέσες πυκνότητες της ύλης και της ακτινοβολίας είναι προς κάθε κατεύθυνση σταθερές, δηλαδή η κατανομή της ύλης και της ενέργειας στο Σύμπαν είναι ομοιόμορφη προς κάθε κατεύθυνση.

Ενδείξεις για την ισοτροπία έχομε :

• Ο αριθμός των γαλαξιών πού μπορούμε να μετρήσουμε προς κάθε κατεύθυνση ανά μονάδα συμπαντικού χώρου είναι περίπου ο ίδιος.
• Η ένταση ακτινοβολίας μικροκυμάτων και ακτίνων Χ βρέθηκε ανεξάρτητη του προσανατολισμού του συλλέκτη της ακτινοβολίας.

7.2   Ο ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΚΑΙ Η ΔΙΑΣΤΟΛΗ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ. Η ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΥΠΟΒΑΘΡΟΥ.

6. Πώς συμβιβάζεται ο νόμος Hubble και το φαινόμενο της φυγής των γαλαξιών με την αρχή της ομοιογένειας του Σύμπαντος ;

Απάντηση

Ο νόμος του Hubble και η φυγή των γαλαξιών συμβιβάζονται με την αρχή της ομοιογένειας του Σύμπαντος, αν δεχτούμε ότι το τελευταίο διαστέλλεται ομοιόμορφα.

7. Τι είναι η ακτινοβολία υποβάθρου, και σε τι μέλαν σώμα αντιστοιχεί;

Απάντηση

Πρόκειται για μια διάχυτη ακτινοβολία μικροκυμάτων που κατακλύζει ομοιόμορφα ολόκληρο το Σύμπαν και θεωρείται ότι είναι το σημερινό υπόλειμμα από την υπέρθερμη αρχέγονη Μεγάλη Έκρηξη που δημιούργησε την ύλη, το χώρο και το χρόνο, περίπου 12-15 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Εκείνη η ακτινοβολία, λόγω της διαστολής του σύμπαντος και της ταυτόχρονης ψύξης του, αντιστοιχεί σε μέλαν σώμα θερμοκρασίας 2,7 Κ.

7.3   ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΗΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΕΚΡΗΞΗΣ (BING BANG).

8. Ποια κοσμολογική θεωρία για την ιστορία του σύμπαντος είναι σήμερα αποδεκτή και ποιες ισχυρές ενδείξεις την ενισχύουν; Αναφέρετε τά στάδια της εξέλιξης του Σύμπαντος σύμφωνα με την θεωρία αυτή.

Απάντηση

Σήμερα είναι αποδεκτή η κοσμολογική θεωρία της Μεγάλης Εκρήξεως, η οποία ενισχύεται από την Νουκλεοσύνθεση , τήν  Διαστολή Hubble, και τήν  Ακτινοβολία υποβάθρου.

Τά βασικά στάδια στην ιστορία του σύμπαντος είναι :

Εποχή Ακτινοβολίας

§                  Περίοδος αδρονίων (ή βαρέων σωματιδίων)

§                  Περίοδος λεπτονίων (ή ελαφρών σωματιδίων)

§                  Περίοδος πλάσματος

Εποχή Ύλης

§                  Περίοδος ύλης

9. Ποιες διευκρινήσεις είναι απαραίτητες για την κατανόηση της θεωρίας της Μεγάλης Εκρήξεως;

Απάντηση

      Η μεγάλη έκρηξη συνέβη σε ολόκληρο το χώρο τη στιγμή της δημιουργίας του.

      Η ύλη και η ακτινοβολία δημιουργήθηκαν ταυτόχρονα, ομοιόμορφα και παντού.

      Ο χρόνος δεν προϋπήρχε, γεννήθηκε με την μεγάλη έκρηξη.

      Αγνοούμε το γιατί και το πώς έγινε η μεγάλη έκρηξη.

      Αγνοούμε την κατάσταση του Σύμπαντος από την στιγμή της δημιουργίας του (t =0), μέχρι 10^-43 δευτερόλεπτα μετά από αυτήν.

10. Ποια είναι τά βασικά χαρακτηριστικά της περιόδου του πλάσματος ;

Απάντηση

q       Διήρκεσε 1 εκατομμύριο χρόνια από την Μεγάλη Έκρηξη.

q       Η θερμοκρασία του Σύμπαντος μειώθηκε στους 3.000 Κ λόγω διαστολής.

q       Πυρηνοσύνθεση των ελαφρύτερων στοιχείων (πυρήνες δευτερίου, τριτίου, ηλίου, λιθίου βηρυλλίου).

q       Η ύλη εξακολουθεί να είναι πλήρως ιονισμένη

q       Το Σύμπαν συμπεριφέρεται σαν ένα πολύ πυκνό και θερμό  αέριο αποτελούμενο από πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, πυρήνες ελαφρών στοιχείων και ακτινοβολία.

q       Η ακτινοβολία αλληλεπιδρά με την ιονισμένη ύλη, το φάσμα της είναι συνεχές και διαχέεται ομοιόμορφα σε ολόκληρο το Σύμπαν. Πρόκειται για τον πρόγονο της ακτινοβολίας υποβάθρου.

11. Ποια είναι τά βασικά χαρακτηριστικά της περιόδου τής ύλης ;

Απάντηση

q     Διαρκεί από το τέλος της περιόδου του πλάσματος μέχρι σήμερα.

q     Αρχικά σχηματίστηκαν τά πρώτα άτομα υδρογόνου, δευτερίου, τριτίου, ηλίου, λιθίου και βηρυλλίου.

q     Η θερμοκρασία έπεσε στη σημερινή τιμή των 2,7 Κ και συνεχώς μειώνεται καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται.

q     Η ακτινοβολία δεν παγιδεύεται από την ουδέτερη πλέον ύλη και αποτελεί την ακτινοβολία υποβάθρου, της οποίας η ανακάλυψη απετέλεσε θρίαμβο για την θεωρία της Μεγάλης Εκρήξεως και επέφερε το Νόμπελ Φυσικής στους John C. Mather και George F. Smoot το 2006.

q     Τοπικές διαταραχές της κοσμικής ύλης οδηγούν στον σχηματισμό των γαλαξιών και των αστέρων, στους πυρήνες των οποίων δημιουργήθηκαν και τά υπόλοιπα στοιχεία.

q     Διαμόρφωση συνθηκών ζωής σε πλανητικά συστήματα.

.

12. Ποιος είναι ο ρόλος της βαρύτητας στη μελλοντική εξέλιξη του Σύμπαντος; Ποια είναι τά πιθανά ενδεχόμενα στην εξέλιξη αυτή ;

Απάντηση

Στη διαστολή του Σύμπαντος αντιτίθεται η βαρύτητα, η οποία εξαρτάται από την ύλη και την πυκνότητά της.  Αν η τιμή της πυκνότητας (d)είναι μικρότερη ή όχι μιάς κρίσιμης τιμής (d_Κ), τότε το σύμπαν θα συνεχίσει να διαστέλλεται ή όχι. Η ύλη με την βαρύτητά της έχει προκαθορίσει και την τύχη του Σύμπαντος.

§                     Αν  η πυκνότητα d  <  d_Κ τότε το Σύμπαν είναι ανοικτό και θα διαστέλλεται πάντοτε.

§                     Αν  η πυκνότητα d  = d_Κ τότε το Σύμπαν είναι επίπεδο και η διαστολή θα σταματήσει  σε άπειρο χρόνο.

§                     Αν  η πυκνότητα d   >  d_Κ τότε το Σύμπαν είναι κλειστό ή παλλόμενο και η διαστολή θα σταματήσει  εξ αιτίας της βαρύτητας κάποια χρονική στιγμή, ενώ θα αρχίσει η συστολή η οποία θα οδηγήσει στον σχηματισμό Μελανής Οπής.

13. Γιατί δεν μπορούμε να αποφανθούμε με βεβαιότητα αν το Σύμπαν είναι κλειστό ή ανοικτό ;

Απάντηση

Οι μέχρι σήμερα παρατηρήσεις δείχνουν ότι το Σύμπαν είναι ανοικτό. Η επίλυση του προβλήματος της σκοτεινής ύλης όμως θα οριστικοποιήσει ή θα ανατρέψει αυτή την εκδοχή.

Αρχή σελίδας

επιστροφή