NOŢIUNILE DE BAZĂ ALE ASTRONOMIEI

Introducere

Încă din vremuri de mult apuse oamenii au privit spre cer. Cei mai mulţi îl priveau cu o inerentă teamă de necunoscut. Norii înfricoşători sau Soarele arzător, ploile torenţiale, tunetele, fulgerele şi trăsnetele, năşteau întrebări care aşteptau răspunsuri. În nopţile senine, Luna care strălucea pe cerul înstelat, constelaţiile, asteroizii, cometele şi meteoriţii făceau un spectacol nocturn greu de înţeles. Încet-încet, în mii de ani, au apărut şi răspunsuri. Unele corecte, altele greşite. Unele clare, altele confuze. Răspunsurile sau interpretările au fost date de vraci, preoţi sau filozofi iar mai târziu de oameni de ştiinţă: matematicieni şi fizicieni. S-au conturat în mod treptat două domenii noi ale cunoaşterii: meteorologia şi astronomia. Au apărut şi oameni de ştiinţă specializaţi în aceste două domenii: meteorologi şi astronomi.

În cele ce urmează vom parcurge împreună primii paşi în astronomie prin intermediul unui ciclu de scurte articole scrise pe înţelesul tuturor. Vom căuta răspunsuri la următoarele întrebări:

• Ce sunt stelele, planetele, planetoizii, sateliţii, asteroizii, cometele şi meteoriţii?
• Ce este Soarele şi Sistemul Solar?
• De ce vedem Soarele, Luna şi stelele că se mişcă pe cer. De ce este noapte, apoi zi, din nou noapte, din nou zi? De ce există anotimpuri, de ce vara ziua este mai lungă şi mai caldă decât iarna?
• Ce sunt eclipsele de Soare şi eclipsele de Lună?
• Ce sunt sateliţii artificiali şi de ce sunt ei importanţi pentru civilizaţia actuală?
• În final vom vorbi de timp şi de stele, galaxii, nebuloase, supernove, pulsari şi găuri negre, mergând împreună, pas cu pas, spre limitele cunoaşterii ştiinţifice.

Corpuri cereşti şi obiecte cereşti; unităţi de măsură folosite în astronomie

Corpurile cereşti sunt formate din materie aflată în stare solidă, gazoasă sau plasmă. Ele pot fi individualizate prin caracteristicile lor, prin limite bine definite şi prin poziţia lor bine determinată în raport cu un punct de observare aflat de obicei, pe Pământ. Din această primă categorie fac parte stelele, planetele, sateliţii, asteroizii şi meteoriţii.

Obiectele cereşti sunt o categorie mai largă, care include corpurile cereşti. Obiectele cereşti pot fi formate dintr-un ansamblu de corpuri cereşti aflate într-o relativă apropiere şi interdependenţa. Spre deosebire de corpurile cereşti, obiectele cereşti nu sunt întotdeauna bine delimitate în spaţiu şi nici nu au întotdeauna o structură omogenă. Din cea de a doua categorie fac parte sistemele stelare, stelele duble, roiurile stelare, centurile de radiaţii sau asteroizi, norii de praf interstelar, galaxiile şi grupurile de galaxii.

Stelele sunt corpuri cereşti care radiază în spaţiu energia produsă de procesele fizice şi chimice care au loc în interiorul lor. În funcţie de dimensiunile lor, stelele se împart în mai multe categorii:

• stele hipergigantice
• stele supergigantice
• stele gigantice
• stele de mărimea Soarelui
• stele pitice
• stele subpitice
• stele extrem de pitice

Cele mai mari stele au diametre de câteva sute de ori mai mari decât al Soarelui, adică pot ajunge la aproximativ 900.000.000km. Cele mai mici stele au diametre de câţiva zeci de kilometri. În funcţie de temperatura materiei din straturile aflate la suprafaţa stelei, acestea se împart în următoarele categorii :

• O: stele albastre
• B: stele alb-albastre
• A: stele albe
• F: stele galben-albe
• G: stele galbene
• K: stele portocalii
• M: stele roşii

Temperatura stelelor din categoria O este mai mare decât a celor din categoria B, a celor din categoria B este mai mare decât a celor din categoria A, a celor din categoria A mai mare decât a celor din categoria F şi aşa mai departe. Cele mai “reci” stele sunt cele din categoria M.Steaua cea mai apropiată de noi este Soarele. Distanţa medie între Soare şi Pământ este de aproximativ 150.000.000km şi este parcursă de o rază de lumină în aproximativ 500 secunde.Cea mai apropiată stea cunoscută şi care nu aparţine sistemului nostru solar este Proxima Centauri, aflată la o distanţă de 40.000.000.000.000 km, adică 4,2 ani-lumină.

După cum aţi văzut mai sus, în astronomie se lucrează cu numere foarte mari. De aceea astronomii folosesc unităţi de măsură mult mai mari decât cele utilizate în mod obişnuit.

Unităţi de măsură pentru distanţe:

• 1 raza solară= 695.500 km. Reprezintă jumătate din actualul diametru al Soarelui
• 1 unitatea astronomică =150.000.000 km. Reprezintă distanţa medie dintre Pământ şi Soare.
• 1 an-lumină= 9.500.000.000.000 km. Este distanţa pe care lumina o parcurge în timp de un an.
• 1 parsec=3,26ani-lumina. Reprezintă distanţa de la care o unitate astronomică se vede sub un unghi de 1 arcsecundă.

Unităţi de măsură pentru mase.

• Masa unei stele este foarte mare şi de aceea este comparată de obicei cu masa Soarelui
• 1 masă solară= 2.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kg
• Masa unei planete este şi ea foarte mare şi este comparată de obicei cu masa Pământului.
• 1 masă Pământ= 5.970.000.000.000.000.000.000.000 kg
• Unităţi de măsură pentru timp

Evoluţia pe cer a obiectelor cereşti pare rapidă dacă aceste obiecte sunt apropiate de noi dar pare foarte lentă dacă acestea sunt foarte îndepărtate.Un meteorit arde la intrarea în atmosferă în câteva secunde, pe când viaţa unei stele poate avea o durată de multe miliarde de ani. De aceea astronomii folosesc ca unităţi de timp, atât secunda cât şi ziua sau anul. Pentru a putea face determinări de mare precizie, ceasurile folosite în astronomie sunt foarte precise. De fapt, primii care au măsurat timpul cu o mare precizie au fost astronomii.

Planetele sunt corpuri cereşti care orbitează în jurul unei stele şi au o formă aproximativ sferică. Ele nu emit lumină proprie ci doar o reflectă pe cea emisă de steaua în jurul căreia orbitează. Forţa de atracţie pe care o exercită asupra corpurilor cereşti aflate în imediata lor apropiere trebuie să fie suficient de mare încât să le “adune”. Planetele mai mici care nu pot “face curat” în jurul lor se numesc planete pitice. Planetele formate din materie solidă (rocă şi gaze îngheţate) se numesc planete telurice iar cele care sunt formate din amestecuri de gaze se numesc planete gazoase.

Planetele din Sistemul Solar, ordonate funcţie de distanţă la care se afla faţă de Soare sunt: Mercur, Venus, Pământ, Marte, Jupiter, Saturn, Uranus şi Neptun

Următoarele obiecte cereşti din Sistemul Solar sunt considerate planete pitice: Ceres, Pluto, Makemake, Haumeea, Eris.

Sateliţii sunt corpuri cereşti care execută o mişcare de rotaţie în jurul unei planete. Satelitul natural al Pământului este Luna. În jurul Pământului se rotesc şi mii de sateliţi artificiali. Aceştia au fost plasaţi pe orbite circumterestre şi au diverse funcţii: cei specializaţi în telecomunicaţii asigura transmisii de sunet, imagine sau date între diverse puncte aflate pe suprafaţa Pământului. Alţi sateliţi sunt folosiţi în cercetări ştiinţifică. O altă categorie importantă este cea a sateliţilor meteorologici. Sateliţii sunt folosiţi şi pentru întocmirea hărţilor, pentru orientarea avioanelor, a vapoarelor şi a automobilelor sau în scopuri militare. Actuala dezvoltare a civilizaţiei este dependenta de existenţa sateliţilor artificiali.

Asteroizii sunt corpuri cereşti de mici dimensiuni şi au o formă neregulată. Ca şi planetele, asteroizii efectuează o mişcare de rotaţie în jurul unei stele.

Cometele sunt corpuri cereşti care au o parte solidă formată de obicei dintr-un amestec de roci şi gheaţă şi o “coadă” gazoasă.

Meteorii sunt corpuri cereşti solide, de dimensiuni mici, care pătrund în atmosfera Pământului. Se mai numesc şi “stele căzătoare”. Aceşti meteori, când pătrund în zone mai dense ale atmosferei, ajung la incandescenţă, emiţând o lumină puternică. După trecerea prin atmosferă, fragmentele solide rămase după ardere se numesc meteoriţi.

Sistemele stelare sunt formate dintr-o stea centrală în jurul căreia orbitează mai multe corpuri cereşti: planete, asteroizi, comete.

Galaxiile sunt structuri astronomice de dimensiuni gigantice, formate din multe miliarde de sisteme stelare, aglomerări de stele, praf interstelar, găuri negre, etc. Ele sunt unite prin forţe de atracţie gravitaţională. Între galaxii există spaţii largi, cu desitate mică de materie, numite spaţii intergalactice. Sistemul nostru stelar face parte din galaxia Calea Lactee.

Grupurile de galaxii sunt formaţiuni care cuprind mai multe galaxii aflate în apropiere. Galaxia noastră face parte din aşa numitul Grup Local.

Va urma :

• Soarele şi Sistemul Solar
• Mişcarea aparentă pe cer a corpurilor cereşti; ziua,noaptea şi anotimpurile
• Eclipsa de Soare şi eclipsa de Lună
• Sateliţii artificiali şi importanţa lor
• Stele, galaxii, nebuloase, supernove, pulsari şi găuri negre

Sezonul cald se apropie

Acest inceput de martie ne-a facut pe toti sa intelegem adevartul sens al expresiei "Soare cu dinti". Mai avem cativa pasi pana la echinoctiul de primavara asa ca va veni si vreme calda... Elevii unui liceu clujean si-au manifestat dorinta de a face o vizita la Observatorul Astronomic din Marisel in saptamana de "Scoala Altfel", asa ca am inceput sa pregatesc materialele si aparatura. Oricum, vacanta de vara se apropie si peste cateva luni Scoala de vara "Generatia Urmatoare" isi va deschide din nou portile. Amintesc acum din nou sprijinul financiar de 5000euro pe care ni l-a acordat in anul 2010 Fundatia "Dinu Patriciu", sprijin care s-a concretizat in cumpararea urmatoarelor aparate si echipamente:
Un telescop C8 S-GT XLT Celestron motorizat, cu functie GOTO si oglinda de 203mm, un telescop cu oglinda de 150mm Omni XLT 150 si un telescop cu oglinda de 130mm, Astromaster 130EQ. Tot din banii sponsorului s-au cumparat: un sistem de navigatie GPS cu care sa se stabileasca cu exactitate coordonatele punctului de observare; un echipament demonstrativ de receptie a programelor transmise de sateliti geostationari, adaptat pentru activitati didactice; doua echipamente de initiere in radioastronomie; doua echipamente demonstrativ educative de transmitere a semnalului TV la distanta, cu antene directive de receptie; busole, rechizite de birou si tot ceea ce este necesar pentru o dotare initiala a taberei si, implicit, a Scolii de vara.
Noi, cei ce am initiat proiectul, multumim si pe aceasta cale in numele elevilor ce au participat sau vor participa la Marisel, in acest an si in anii urmatori, la cursurile Scolii de vara "Generatia urmatoare", Fundatiei Dinu Patriciu.
Multumim deasemenea d-lui Dinu Patriciu, presedinte al Fundatiei si d-nei Tincuta Baltag, director general, care ne-a sprijinit si sfatuit in utilizarea judicioasa a bugetului si ii invitam sa vina sa vada "pe viu" cum am utilizat banii donati.

Ciclu de referate dedicate initierii in astronomie

Am aflat recent de existenta unei organizatii transfrontaliere care are ca scop popularizarea astronomiei in randurile celor mici. Organizatia are 2 obiective majore:

• Atragerea celor mici spre cunoasterea stiintifica a mediului inconjurator
• Familiarizarea copiilor cu notiuni elementare de astronomie

Numele organizatiei, UNIVERSE AWARENESS (Cunoasterea si intelegerea Universului) sintetizeaza chiar scopul activitatilor desfasurate in cadrul organizatiei. Amploarea actiunii este reflectata de urmatoarele date:

• 38 organizatii nationale participante
• mai mult de 400 educatori angrenati in desfasurarea proiectului
• de la infiintare pana in 2011, 203 cadre didactice au primit indrumari din partea organizatiei
• copii participanti la actiuni coordonate de UNAWE, pana in 2011: 802

Ideea implementării programului internaţional UNAWE in Romania a apărut la începutul anului 2009, din dorinţa de a face cunoscute noţiunile de astronomie copiilor care doresc să afle mai multe despre acest domeniu. Un grup de tineri entuziasti, sprijiniti de Astroclubul Bucuresti s-au implicat in actiuni de popularizare a Astronomiei in randul copiilor.

Iata de ce, fiind intrebat de cei care au initiat implementarea proiectului in Romania daca vreau sa ma implic, am raspuns afirmativ. Intr-o prima etapa, voi scrie, pe intelesul celor mici sau a celor neinitiati intainele Universului, un ciclu de articole care sa le asigure accesul la notiunile de baza ale Astronomiei. Aceste articole vor aparea atat pe acest blog cat si pe saitul UNAWE Romania.

O nesigura modificare....

Deoarece azi am aflat ca incepand de vineri 07 octombrie 2011 situatia atmosferica devine nefavorabila observatiilor astronomice in vizibil, voi incerca sa devansez actiunea programata pentru acest sfarsit de saptamana. Daca voi obtine aprobarile necesare din partea organelor abilitate ale Primariei Cluj-Napoca, maine seara, 04 oct.2011 voi instala un telescop in Piata Unirii din centrul Clujului, telescop cu ajutorul caruia cei interesati de astronomie sa poata vedea (aparent mai aproape) Luna sau planeta Jupiter. Eu credeam ca pentru un astfel de demers nu am nevoie de aprobari si stampile dar un cunoscut m-a informat ca in lipsa unor aprobari, risc o amenda de 500-1000 lei (??!!).
In alta ordine de idei, luni 10 octombrie 2011, elevi de la Scoala Brancusi vor organza la orele 14, undeva pe bulevardul Eroilor, o "agentie de turism spatial", incercand sa priveasca departe, in viitor. Voi incerca sa profit de actiunea lor si sa ma alatur lor cu cateva demonstratii de radioastronomie la nivel elementar.
Sa nu uitam ca universul este simplu, in esenta!

Saptamana Mondiala a Spatiului Cosmic 2011

In fiecare an, intre 4octombrie si 10 octombrie este marcata pe intreaga planeta, "Saptamana Mondiala a Spatiului Cosmic". In acest interval de 7 zile se desfasoara activitati de popularizare a astronomiei, astrofizicii, astronauticii si a altor domenii de cercetare conexe.
In luna Iulie 1999, la conferinta UNISPACE III a Natiunilor Unite, liderii agentiilor spatiale din intreaga lume au propus Adunarii Generale ONU declararea unei Saptamani Mondiale a Spatiului Cosmic. Principalul scop al acestui eveniment se doreste a fi cel de a constientiza factorii de decizie si opinia publica asupra beneficiilor utilizarii tehnologiei si stiintei spatiale. Se sarbatoreste astfel lansarea ( 4 Octombrie 1957) primului satelit artificial al Pamantului, Sputnik 1, care a deschis calea explorării spaţiului cosmic. Se aniverseaza, deasemenea, semnarea (10 Octombrie 1967) Tratatului asupra principiilor care guvernează activităţile statelor în explorarea paşnică a spaţiului cosmic, inclusiv a Lunii şi a celorlalte corpuri cereşti.
Cu toate ca in aceste zile programul meu este foarte incarcat, voi incerca sa initiez cateva activitati care sa marcheze acest eveniment in orasul Cluj-Napoca. Deoarece intre 5 si 8 octombrie voi fi plecat in Serbia la Conferinta TELSIKS2011 unde voi prezenta un material legat de eclipsa partiala de Soare din 4ianuarie 2011, activitatile pe care doresc sa le initiez si sa le coordonez se vor desfasura in seara de 8 octombrie si 9 octombrie 2011. Locul de desfasurare propus de mine este Piata Unirii din centrul Clujului, in zona statuii lui Matei Corvin. Sper ca autoritatile locale care se ocupa de "ordinea publica" sa nu aiba nimic impotriva acestei actiuni. Vor spune multi ca iluminatul stradal va deranja observatiile efectuate cu aparate optice. Totusi, in acele zile va fi inceput de luna plina si celelalte corpuri sau obiecte ceresti vor fi oricum greu de observat chiar si in zone cu poluare luminoasa redusa.
Daca vremea va fi nefavorabila (cer innorat sau chiar ploaie) vom incerca sa promovam radioastronomia si telecomunicatiile facilitate de satelitii artificiali ai Pamantului.
Voi reveni cu amanunte atunci cand prognoza meteo pentru perioada vizata va fi cat de cat certa.

Sesiunea 2011 a Scolii de vara s-a incheiat

Pentru elevii participanti la cursurile Scolii de vara "Generatia Urmatoare' Marisel-2011 a venit, din nou, vacanta. De aceasta data conditiile meteo au fost excelente si s-au putut face observatii in vizibil, in fiecare seara. Au fost folosite patru telescoape: un reflector newtonian de 130mm, doua cu diametrul oglinzii de 150mm si un reflector Schmidt-Cassegrain cu diametrul oglinzii principale de 203mm. Acest telescop performant este dotat cu o motorizare computerizata si functie GOTO. S-au facut observatii si in timpul zilei (petele solare si Luna), cat si seara (Luna, Saturn, diverse constelatii si alte obiecte ceresti). La aceste observatii au participat si adulti, invitati de catre organizatori sau care pur si simplu au aflat ca la Marisel se afla in desfasurare o "tabara de astronomie". Cel mai tanar vizitator care a privit cerul prin telescop a avut 4 ani, iar cel mai in varsta, 84 de ani. Entuziasmul si uimirea s-a putut citi usor de pe fetele tuturor.
In sala de conferinte a pensiunii au fost proiectate filme stiintifice sau de popularizare a stiintei si au fost tinute prelegeri pe teme de astronomie.
Pentru initierea in radioastronomie au fost utilizate modelele didactice de radiotelescoape proiectate si executate de firma BITNET. Cu ajutorul unor monturi motorizate tip azimut-elevatie, tinerii astronomi au putut identifica pe cer mai multe surse radio: Soarele si o parte din satelitii geostationari ai Pamantului. Au determinat pozitia lor in coordonate sferice si au reprezentat-o apoi in plan, in coordonate carteziene. Au obtinut astfel o prima "harta electromagnetica" a cerului. Drumetiile efectuate in aceste zile de tabara au fost un bun prilej de familiarizare cu aparatele GPS si radiotelefoanele din dotarea Scolii. Elevii au fost instruiti in modul de utilizare a unei frecvente radio libere: limbajul consacrat, modul in care se desfasoara un dialog pe cale radio si faptul ca nu este corect sa se abuzeze de o frecventa libera care poate avea multi alti utilizatori. In cea de-a treia zi a taberei s-au repetat experimentele legate de transmisiile audio-video "live" in banda de 2,4GHz, utilizand tot echipamente didactice proiectate si executate de firma BITNET. Receptia s-a facut cu antene directive de buna calitate, ceea ce a permis legaturi radio stabile intre puncte intre care distanta era de peste 800m.
Vineri la pranz am primit vizita unei echipe de reporteri de la PROTV care au realizat un reportaj amplu referitor la aceasta editie a Scolii de vara "Generatia Urmatoare".Au venit deasemenea reporteri de la Radio Romania Actualitati, Radio France Internationale si Romania Libera. Sambata, ultima seara a taberei, a fost marcata de focul de tabara si spectacolul tip karaoke organizat ad-hoc. Cantecele si blitzurile aparatelor foto au marcat sfarsitul unei seri si a unei saptamani minunate. Duminica dimineata, elevii participanti au plecat spre casa. Scoala de vara se terminase...

P.S. In editia din 13iulie, cotidianul Romania Libera a publicat un amplu reportaj (o pagina) referitor la Scoala de Vara. Puteti citi reportajul dand clik pe acest link.

Sesiunea 2011 a Scolii de vara a inceput!

Luni 04iulie 2011 am deschis portile Scolii de vara Generatia Urmatoare Marisel-2011.
Cei 17 elevi participanti, insotiti de doua cadre didactice, au sosit la Marisel in jurul orei 10. S-a facut repartizarea pe camere si un instructaj general referitor la regulile de baza ce trebuie respectate in cadrul Scolii, pentru a preintampina accidente sau alte evenimente neplacute. Au fost formate si cele patru grupuri de lucru:echipa albastra, echipa rosie, echipa verde si echipa galbena.
Am trecut pe urma la instalarea bannerelor Scolii de vara si ale sponsorilor:Fundatia Dinu Patriciu, Clubul Rotary Samvs, Bitnet CCSS si Mozaik Consulting. Bineinteles, am facut si fotografiile de grup care sa imortalizeze inaugurarea acestei editii.
A urmat o activitate migaloasa si de inalta tehnicitate: despachetarea si montarea telescoapelor, a lunetelor, parabolelor si a altor echipamente aflate in dotarea scolii.
Cursantii au intrat apoi in sala de conferinte pentru primele prelegeri: coordonatele geografice ale locului, meridiane, paralele si alte linii importante in orientarea pe glob. S-a pus accentul pe semnificatia acestor linii din punct de vedere astronomic.
A fost prezentata harta zonei Marisel, cu principalele obiective si drumuri de acces.
Vizita la Observatorul Astronomic Marisel aflat la 600m departare a fost un eveniment asteptat cu nerabdare. Cercetatorul Paul Dolea le-a prezentat aici echipamentele si instalatiile destinate observatiilor in spectrul vizibil si al undelor radio.
Seara, conditiile meteo nu au fost favorabile observatiilor astronomice asa ca lunetele si telescoapele s-au odihnit...
A doua zi a debutat cu activitate "la sala": Miscarea Lunii in jurul Pamantului si miscarea sa aparenta pe cer; cautarea Lunii in plina zi; constelatii importante.
Urmatoarea activitate a insemnat relaxare, miscare in aer liber si tehnologie: un grup de cursanti au ramas "la baza", cealalta a plecat in drumetie, ducand cu ei un receptor GPS, o camera wireless si doua walky-talky. La baza au fost instalate echipamente directive de receptie a semnalelor in banda de 2.4GHz cu care sa se poata urmari "live", deplasarea "drumetilor". In punctele importante ale traseului au fost determinate coordonatele geografice ale locului si au fost transmise pe cale radio catre baza unde "secretariatul" le-a notat cu grija. Aceste coordonate urmeaza sa fie folosite pentru realizarea unei harti a zonei centrale a comunei Marisel.
In cursul dupa-amiezii s-au facut observatii ale Soarelui prin intermediul unor filtre adecvate.
Seara a fost favorabila observatiilor astronomice: Luna, Saturn, Triunghiul Verii si alte constelatii vizibile pe cer. La miezul noptii a sunat stingerea...