Ταξίδι Ως Την Άκρη Του Σύμπαντος Ερευνητική Εργασία(Project) Α’ Λυκείου Ταξίδι Ως Την Άκρη Του Σύμπαντος Υπεύθυνος Καθηγητής: Σιμάτος Νικόλαος Ερευνητική Ομάδα: ΟΜ.ΑΣ.(Ομάδα Αστρονομίας)

Αστρονομικά Όργανα Παρατήρησης Εφεύρεση Τηλεσκοπίου – Ιστορική Αναδρομή Το τηλεσκόπιο εφευρέθηκε το 1608 στην Ολλανδία και η αρχική του εφεύρεση αποδίδεται στον Χανς Λιπερσέι και στον Ζακαρίας Γιάνσεν. Τα αρχικά ολλανδικά τηλεσκόπια ήταν όλα διοπτρικά και αποτελούνταν απo κοίλο φακό. Την επόμενη χρονιά, ο Γαλιλαίος προσάρμοσε το τηλεσκόπιο για αστρονομικούς σκοπούς χρησιμοποιώντας αποκλίνοντα φακό στη θέση του προσοφθάλμιου φακού. Ο Άγγλος αστρονόμος Θώμας Χάριοτ (Thomas Harriot) είναι ίσως ο πρώτος αστρονόμος που χρησιμοποίησε τηλεσκόπιο για ουράνιες παρατηρήσεις. Είδη Τηλεσκοπίων (Διοπτρικα - Κατοπτρικά) Τα οπτικά τηλεσκόπια λειτουργούν στην ορατή περιοχή του φάσματος δηλαδή, συγκεντρώνουν φωτόνια ορατής ακτινοβολίας. Τα οπτικά τηλεσκόπια που χρησιμοποιούν για συλλέκτη της ακτινοβολίας ένα φακό ονομάζονται διοπτρικά, ενώ αυτά που χρησιμοποιούν κάτοπτρο, κατοπτρικά. Τα κατοπτρικά τηλεσκόπια χρησιμοποιούν ένα κάτοπτρο για να συγκεντρώσουν το φως. Στην συνέχεια με ένα δευτερεύον κάτοπτρο σε γωνία 45 μοιρών στέλνουν το φως στον προσοφθάλμιο.

Αρχή Λειτουργίας των Τηλεσκοπίων Tα διοπτρικά τηλεσκόπια χρησιμοποιούν έναν φακό που διαθλά το φως και το συγκεντρώνει στο πίσω άκρο. Υπάρχουν δύο κατηγορίες διοπτρικών: Τα αχρωματικά διοπτρικά που πάσχουν από χρωματικές αλλοιώσεις και τα αποχρωματικά διοπτρικά. Αρχή Λειτουργίας των Τηλεσκοπίων Η κυριότερη λειτουργία ενός τηλεσκοπίου είναι η συγκέντρωση όσο το δυνατόν περισσότερων φωτονίων από την ακτινοβολία που εκπέμπει ένα ουράνιο σώμα. Εκτός από την ικανότητα συγκέντρωσης της ακτινοβολίας, ένα τηλεσκόπιο χαρακτηρίζεται και από άλλες δύο ιδιότητες: Τη διακριτική του ικανότητα Τη μεγεθυντική του ισχύ

Μεγάλα Οπτικά Τηλεσκόπια: Τηλεσκόπια Keck Στην κορυφή του υφαιστείου Mauna Kea της Χαβάης βρίσκονται τα δύο μεγαλύτερα τηλεσκόπια του κόσμου, τα τηλεσκόπια Keck. Το καθένα είναι 26,4 μέτρα ψηλό, ζυγίζει 300 τόνους και λειτουργεί με ακρίβια νανομέτρου. Τα κύρια κάτοπτρα των τηλεσκοπίων έχουν διάμετρο 10 μέτρα και είναι κατασκευασμένα σε 36 μέρη που λειτουργούν μαζί σαν ένα κομμάτι ανακλαστικό γυαλί. Η τοποθεσία τους είναι ιδανική καθώς το νησι της Χαβάης βρίσκεται στο κέντρο του Ειρηνικού Ωκεανού, περιβαλλόμενο από χιλιάδες μίλια θερμικά σταθερών θαλασσών. Ακόμα η ατμόσφαιρα στο νησί είναι συνήθως καθαρή, ήσυχη και άνυδρη. Το τηλεσκόπιο Keck I λειτούργησε για πρώτη φορά τον Μάιο του 1993 ενώ το II τον Οκτόβριο του 1996.

Φωτογραφίες - Ευρήματα Αυτή η φωτογραφία τραβήχτηκε απο το τηλεσκόπιο Keck και απεικονίζει τον Τιτάνα, τον δορυφόρο του Κρόνου. Η πρώτη εικόνα δείχνει την επιφάνεια του ενώ οι άλλες δύο την ατμόσφερα. Εδώ απεικονίζεται ο πλανήτης ουρανός. Αυτή η φωτογραφία απεικονίζει τον πλανήτη Δία με ενα ειδικό χρωματικό φίλτρο. Απεικόνιση σύγκρουσης γαλαξιών. Τραβήχτηκε με τη συνεργασία του τηλεσκοπίου Hubble και του Keck.

Αστεροσκοπεία Στην Ελλάδα Αστεροσκοπείο Πεντέλης Το ιστορικό τηλεσκόπιο Newall, ήταν το μεγαλύτερο του κόσμου όταν κατασκευάστηκε στη Βρετανία. Το τηλεσκόπιο οφείλει το όνομά του στον Ρόμπερτ Στέρλινγκ Νιούαλ (Robert Stirling Newall, 1812-1889), ο οποίος ανακάλυψε τυχαία δύο κρύσταλλα μεγάλων διαστάσεων από στεφανύαλο και πυριτύαλο, οπότε ανέθεσε την κατασκευή του μεγαλύτερου τηλεσκοπίου της εποχής, με διάμετρο φακού 62 εκατοστά. Το 1955 το Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ δωρίζει το τηλεσκόπιο στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών. Η κυβέρνηση χρηματοδοτεί την κατασκευή του διαμέτρου 14 μέτρων θόλου και το 1959 το τηλεσκόπιο εγκαθίσταται στην Πεντέλη. Αστεροσκοπείο Σκίνακα Το 1986 εγκαταστάθηκε στην κορυφή Σκίνακας στην Κρήτη τηλεσκόπιο με διάμετρο κατόπτρου 0,3m. Το 1995 εγκαινιάσθηκε ένα μεγαλύτερο και συγχρονότερο τηλεσκόπιο με διάμετρο κατόπτρου 1,3m το οποίο τοποθετήθηκε σε μεταλλικό κτίριο ώστε να ελαχιστοποιούνται τοπικά φαινόμενα θερμικών αναταράξεων. Το τηλεσκόπιο είναι ικανό για άριστη φωτογράφιση και μελέτη εκτεταμένων ουράνιων αντικειμένων όπως γαλαξιών, σμηνών άστρων και γαλαξιών και αέριων νεφελωμάτων. Το έτος 2006, εγκαταστάθηκε στον Σκίνακα ένα τρίτο τηλεσκόπιο με το όνομα "Γανυμήδης", με διάμετρο κατόπτρου 0.6 μέτρα, το οποίο λειτουργεί με τηλεχειρισμό μέσω διαδικτύου και διαθέτει μεγάλο οπτικό πεδίο.

Αστεροσκοπείο Αρίσταρχος Το Αστεροσκοπείο Χελμού ή Αστεροσκοπείο Αιμίλιος Χαρλαύτης βρίσκεται στην Αχαΐα και στην δεύτερη ψηλότερη κορυφή του όρους Χελμός στην τοποθεσία Νεραϊδοράχη σε υψόμετρο 2,340 μέτρων . Στο Αστεροσκοπείο Χελμού έχει εγκατασταθεί το τηλεσκόπιο Αρίσταρχος, το οποίο θεωρείται ένα από τα πιο προηγμένα τεχνολογικά τηλεσκόπια της Ευρώπης. Έχει διάμετρο 2,3 μέτρα και μεγάλη ακρίβεια στόχευσης και παρακολούθησης ουράνιων αντικειμένων. Έχει επίσης την δυνατότητα της γρήγορης εναλλαγής στόχευσης, σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα και η λειτουργία του απαιτεί σκοτεινό ουρανό. Οφείλει το όνομα του στον Αρίσταρχο τον Σάμιο, αστρονόμο της αρχαιότητας. Αστεροσκοπείο Σίνα Το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (Ε.Α.Α.) είναι ένα κτήριο που ανεγέρθη το 1946 στο Λόφο των Νυμφών, διπλα στον λόφο της πνύκας, απο τον αρχιτέκτονα E. Schubert και τον καθηγητή κ. Βούρη. Σήμερα φιλοξενεί τo Μουσείο Γεωαστροφυσικής του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών. Στο θόλο του βρίσκεται το ισημερινό τηλεσκόπιο «Ploessl 0m», με το οποίο ο γερμανός αστρονόμος Johann Friedrich Julius Schmidt (1825–1884) σχεδίασε τον πλέον ακριβή χάρτη της σελήνης του 19ου αιώνα.

Aστρολάβος – Αρχαίοι Έλληνες Αστρονόμοι Αστρολάβος Ο αστρολάβος είναι ένα ιστορικό αστρονομικό όργανο το οποίο χρησιμοποιούσαν οι ναυτικοί και οι αστρονόμοι για την ναυσιπλοΐα και την παρατήρηση του Ήλιου και των αστεριών από τον 2ο αιώνα π.Χ. Χρησιμοποιώντας τον αστρολάβο προέβλεπαν τις θέσεις του ήλιου της σελήνης, των πλανητών και των άστρων. Με τη βοήθεια του αστρολάβου είναι δυνατό να βρεθεί η ώρα αν είναι γνωστό το γεωγραφικό μήκος και πλάτος ή αντίστροφα. Η εφεύρεσή του αποδίδεται στον Έλληνα Ίππαρχο και αρχικά είχε σχήμα σφαίρας. Ο αστρολάβος αποτελείται από έναν δίσκο, που το εξωτερικό του πλαίσιο υποδιαιρείται σε μοίρες, και σε έναν κανόνα (γωνιόμετρο) που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του. Πάνω στον δίσκο υπάρχει μια χαραγμένη ακτίνα που καταλήγει στα αντιδιαμετρικά σημεία του 0 των μετρήσεων. Αρίσταρχος ο Σάμιος Ο Αρίσταρχος παρατήρησε / υποστήριζε ότι ο Ήλιος, η Σελήνη και η Γη σχηματίζουν σχεδόν μια ορθή γωνία τη στιγμή του πρώτου ή του τελευταίου τετάρτου της Σελήνης. Οι κυριες παρατηρήσεις του αφορούν τις διαμέτρους και την απόσταση Γης και Σελήνης. 310 π.Χ. - περίπου 230 π.Χ. Έλληνας αστρονόμος και μαθηματικός, που γεννήθηκε στη Σάμο. πρότεινε το ηλιοκεντρικό μοντέλο του Ηλιακού Συστήματος, θέτοντας τον Ήλιο και όχι τη Γη, στο κέντρο του γνωστού Σύμπαντος.

Ίππαρχος ο Ρόδιος Πτολεμαίος ο Κλαύδιος περ.190 π.Χ. - 120 π.Χ. Έλληνας αστρονόμος, γεωγράφος, χαρτογράφος και μαθηματικός o Ίππαρχος είχε ανακαλύψει την «μετάπτωση των ισημεριών». κατόρθωσε να προσδιορίσει με μεγάλη ακρίβεια ότι το μέγεθος του ηλιακού ή τροπικού έτους είναι 365,242 ημέρες O Ίππαρχος είναι ο εφευρέτης του Αστρολάβου. Τελειοποίησε τη Διόπτρα και παλαιότερα όργανα όπως ήταν ο Γνώμων, το Ηλιοτρόπιο ή «Σκιάθηρον», το Ηλιωρολόγιο, το Καθετίον, την Κλεψύδρα, τους "Κρίκους", τη Στερεά σφαίρα και το Υδρολόγιο. Πτολεμαίος ο Κλαύδιος 127 - 151 μ.Χ. Έλληνας φυσικός φιλόσοφος (ασχολήθηκε επίσης και με τη μουσική, την οπτική, τη μαντική αστρολογία και τη γεωγραφία) Το σπουδαιότερο έργο του, «Η Μεγίστη» (ή «Μαθηματική Σύνταξις»), σώθηκε στα αραβικά ως «Αλμαγέστη». Ο Πτολεμαίος θεωρούσε τη Γη σφαιρική κι ακίνητη, και μεγαλύτερη απ' όλα τα ουράνια σώματα. Το μοντέλο αυτό έδινε ικανοποιητικά αποτελέσματα, γι' αυτό και επικράτησε για 14 αιώνες.

Οι Γήινοι Πλανήτες Ο Ερμής, η Αφροδίτη και ο Άρης έχουν αρκετά κοινά χαρακτηριστικά με τη Γη, γι' αυτό και όλοι μαζί χαρακτηρίζονται ως γήινοι πλανήτες. Οι πλανήτες αυτοί είναι οι πλησιέστεροι προς τη Γη και μπορούν να παρατηρηθούν ορισμένες εποχές του έτους με απλά μέσα (κιάλια ή μικρά τηλεσκόπια). έχουν κοινή χημική σύσταση και περίπου την ίδια πυκνότητα περιστρέφονται από τη δύση προς την ανατολή/ η Αφροδίτη περιστρέφεται από την ανατολή προς τη δύση ο Ερμής και ο Άρης έχουν αραιή ατμόσφαιρα σε σχέση με την πολύ πυκνή της Αφροδίτης Στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης και του Άρη κυριαρχεί το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) ενώ ελάχιστο είναι το οξυγόνο. Στον Ερμή το οξυγόνο όπως και το ήλιο (He) υπάρχουν σε αρκετά μεγάλο ποσοστό Το εσωτερικό των τριών πλανητών έχει δομή όμοια με αυτή της Γης. Αποτελείται, δηλαδή, από τον πυρήνα, το μανδύα, και το φλοιο. Τα πυκνά νέφη της Αφροδίτης που αποτελούνται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα και θεϊκό οξύ λειτουργούν ως θερμοκήπιο και είναι υπεύθυνα για τις υψηλές θερμοκρασίες που παρατηρούνται στην επιφάνειά της Η επιφάνεια και των τριών πλανητών είναι γεμάτη από κρατήρες, όρη, οροσειρές και πεδιάδες Αν παρατηρήσει κανείς την επιφάνεια του Αρη με τηλεσκόπιο, θα παρατηρήσει μια λευκή κηλίδα στους πόλους του, η οποία αποτελείται από ξηρό πάγο Ο Ερμής και ο Άρης έχουν αδύναμο μαγνητικό πεδίο που οφείλεται στο στερεό πυρήνα τους. Η Αφροδίτη, λόγω της αργής περιστροφής της γύρω από τον άξονά της, δεν έχει μαγνητικό πεδίο.

Ζώνη Αστεροειδών Σε απόσταση 2,8 A.U. από τον Ήλιο βρίσκεται η ζώνη των αστεροειδών ή μικρών πλανητών. Σε αυτή τη ζώνη υπάρχει ένα τεράστιο πλήθος από μικρά σώματα. Τα χιλιάδες μικρά αυτά σώματα έχουν διάμετρο από 1-940 Km και η συνολική τους μάζα είναι 1.000 φορές μικρότερη από τη μάζα της Γης. Φυσικά, λόγω της μικρής μάζας που έχει το καθένα, έχουν μικρή ελκτική ικανότητα και έτσι δεν μπορούν να συγκρατήσουνκάποια ατμόσφαιρα. Το σχήμα των αστεροειδών είναι ακανόνιστο και τους περισσότερους μπορούμε να τους θεωρήσουμε μεγάλους βράχους που περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο σε ελλειπτικές τροχιές.

Οι Δίιοι Πλανήτες Ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας αποτελούν τη δεύτερη ομάδα πλανητών με κοινά χαρακτηριστικά. Ονομάζονται δίιοι πλανήτες από το όνομα του μεγαλύτερου πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος, του Δία. Η ατμόσφαιρα και των τεσσάρων πλανητών αποτελείται από υδρογόνο σε μεγάλες ποσότητες, που ξεπερνούν το 80%, ήλιο, μεθάνιο και ίχνη άλλων στοιχείων. Συνήθως η ατμόσφαιρα των πλανητών αυτών αποτελείται από δύο στρώματα. Το εσωτερικό των δίιων πλανητών αποτελείται κυρίως από βραχώδη υλικά και έχει την εξής δομή: μικρός πετρώδης πυρήνας - παγωμένος μανδύας - κρυσταλλική αμμωνία - μεθάνιο και σε ορισμένες περιπτώσεις νερό. Ο Δίας, ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός έχουν ισχυρό μαγνητικό πεδίο, σε αντίθεση με το πολύ ασθενές του Κρόνου. Ο Δίας, ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός έχουν ισχυρό μαγνητικό πεδίο, σε αντίθεση με το πολύ ασθενές του Κρόνου. Ο Δίας και ο Κρόνος εκπέμπουν περισσότερη ενέργεια (σχεδόν διπλάσια) απ' όση δέχονται από τον 'Ήλιο

Αστερισμοί Σείριος Βέγας Ο Σείριος είναι το λαμπρότερο αστέρι στον νυχτερινό ουρανό με φαινόμενο μέγεθος −1,46. Βρίσκεται στον αστερισμό του Μεγάλου Κυνός. Το όνομά του προέρχεται από το ελληνικό "σείριος" που σημαίνει "φωτεινός". Βρίσκεται 8,57 έτη φωτός από την Γη και είναι ένα από τα κοντινότερα αστέρια. Το 1844 ο Γερμανός μαθηματικός και αστρονόμος Φρίντριχ Μπέσελ πρότεινε πως ο Σείριος αποτελεί στην πραγματικότητα ένα «διπλό αστέρα». Πράγματι , το 1862 ο αστρονόμος Άλβαν Κλαρκ . ανακάλυψε ένα δεύτερο αστέρα, ο οποίος αναφέρεται ως Σείριος B. Ο Σείριος Β ήταν ο πρώτος λευκός νάνος που ανακαλύφθηκε, το 1915. Βέγας Βέγας και διεθνώς Vega είναι η ιδιαίτερη ονομασία του αστέρα α (άλφα) του αστερισμού Λύρα. Είναι ο φωτεινότερος αστέρας της Λύρας και ο δεύτερος σε φωτεινότητα ολόκληρου του βόρειου ημισφαιρίου της ουράνιας σφαίρας με τον Αρκτούρο. Βρίσκεται σε απόσταση μόλις 25 ετών φωτός και μαζί με το Σείριο και τον Αρκτούρο είναι τα λαμπρότερα αστέρια στη γειτονιά του Ήλιου. Η μέση επιφανειακή του θερμοκρασία ανέρχεται στους 9.600 K. Ο Βέγας είναι ελαφρότατα μεταβλητός αστέρας, εξαιτίας εσωτερικών αναπάλσεων. Η μάζα του είναι 2,1 φορές μεγαλύτερη της ηλιακής. Ο μέσος όγκος του είκοσι φορές μεγαλύτερος του ηλιακού.

Κάνωπος Ο Κάνωπος γνωστός και διεθνώς ως Canopus, είναι ο φωτεινότερος αστέρας στον αστερισμό Τρόπιδα αλλά και ο δεύτερος σε φωτεινότητα ολόκληρης της ουράνιας σφαίρας, μετά τον Σείριο. Ο Κάνωπος είναι ένας κιτρινόλευκος υπεργίγαντας αστέρας. H θερμοκρασία της επιφάνειάς του είναι 7500 K. Ο Κάνωπος έχει διάμετρο 71 φορές μεγαλύτερη της ηλιακής και όγκο 275.000 φορές μεγαλύτερο από τον Ήλιο, αλλά μάζα μόλις οκταπλάσια ή εννεαπλάσια της ηλιακής. Εγγύτατος του Κενταύρου Ο Εγγύτατος Κενταύρου είναι αστέρας, τύπου ερυθρού νάνου, που απέχει 4,243 ± 0,002 έτη φωτός και εντοπίζεται στον αστερισμό του Κενταύρου. Παρόλο που δεν είναι ορατός με γυμνό μάτι, καθώς είναι 11ου μεγέθους, είναι ο κοντινότερος (εγγύτερος) αστέρας στο Ηλιακό μας Σύστημα. Ο Εγγύτατος έχει σχετικώς μικρή μάζα, ο όγκος του είναι περίπου 340 φορές μικρότερος από τον όγκο του Ηλίου και η μέση πυκνότητά του περίπου 40 φορές μεγαλύτερη από την ηλιακή ή 56,8 gr/cm³. Πάνω από το 85% της ισχύος που ακτινοβολεί ο Εγγύτατος είναι στα μήκη κύματος του υπέρυθρου.

Εξωπλανητικά Συστήματα Το πρώτο πλανητικό σύστημα ανακαλύφθηκε το 1995 γύρω από το άστρο 51 στον αστερισμό του Πηγάσου. Το άστρο αυτό είναι του ίδιου τύπου με τον Ήλιο και βρίσκεται σε απόσταση 40 ετών φωτός από τη Γη. Σε μικρή απόσταση γύρω από το άστρο αυτό περιφέρεται ένας πλανήτης με μάζα λίγο μικρότερη από αυτήν του Δία. Τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες έχουν επιβεβαιώσει την ύπαρξη πλανητών σε τουλάχιστον άλλα 50 άστρα, μεταξύ των οποίων και ο αστέρας έψιλον Ανδρομέδας. Γύρω από αυτόν τον αστέρα περιφέρονται τρεις πλανήτες, γεγονός που επιβεβαιώνει τις αρχικές μας υποψίες, ότι δηλαδή οι φυσικές διεργασίες που δημιούργησαν το πλανητικό μας σύστημα ισχύουν γενικά και δεν ενήργησαν εξαιρετικά στην περίπτωση του Ήλιου.