Το ηλιακό σύστημα

Γύρω από τον ήλιο περιφέρονται:

- Οι 9 πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος που είναι οι εξής: Ερμής, Αφροδίτη, Γη, Άρης, Δίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδώνας, και Πλούτωνας (βλ. σχήμα).

- οι αστεροειδείς (ή μικροί πλανήτες) που κινούνται ανάμεσα στον Άρη και το Δία.

-Μετέωρα και αστρική ύλη.

Ως Ηλιακό Σύστημα θεωρούμε τον Ήλιο και όλα τα αντικείμενα που συγκρατούνται σε τροχιά γύρω του λόγω της βαρύτητας. Τα αντικείμενα με τη μεγαλύτερη μάζα που περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο είναι οι πλανήτες που αναφέραμε, των οποίων οι τροχιές είναι σχεδόν εκλειπτικές και βρίσκονται πάνω σε ένα επίπεδο που ορίζει η εκλειπτική. Οι τέσσερις, ο Ερμής, η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης αποτελούν του λεγόμενους Γήινους πλανήτες και αποτελούνται κυρίως από πετρώματα και μέταλλα (έχουν παρόμοια σύσταση και πυκνότητα με τη Γη). Οι υπόλοιποι πλανήτες ονομάζονται Δίιοι πλανήτες και είναι αέριοι γίγαντας. Από αυτούς οι δύο μεγαλύτεροι, ο Δίας και ο Κρόνος αποτελούνται από υδρογόνο και ήλιο και οι άλλοι δύο, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας αποτελούνται από νερό, αμμωνία και μεθάνιο.

Ανάλογα με τη θέση τους ως προς τη Γη οι πλανήτες διακρίνονται επίσης σε δύο κατηγορίες: Εσωτερικοί πλανήτες ονομάζονται η Αφροδίτη και ο Ερμής γιατί είναι ανάμεσα στη Γη και τον Ήλιο (βλ. σχήμα), ενώ οι υπόλοιποι πλανήτες ονομάζονται εξωτερικοί.

Οι αστεροειδείς ή αλλιώς "μικροί πλανήτες" είναι σώματα διαφόρων διαστάσεων που περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο σε τροχιές ανάμεσα στην τροχιά του Άρη και του Δία.

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

Ο χώρος ανάμεσα στους πλανήτες τους αστεροειδείς και τους κομήτες περιέχει ύλη (μεσοπλανητική ύλη) που αποτελείται από στερεά σωμάτια, λεπτότατη σκόνη και ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

Οι αποστάσεις μέσα στο ηλιακό σύστημα είναι πολύ μεγάλες για να μετρώνται σε χιλιόμετρα. Χρησιμοποιούμε γι' αυτό ως μονάδα μήκους την "Αστρονομική Μονάδα" (A.U.)

1 A.U. = 150'000'000 km = μέση απόσταση Γης-Ήλιου.

Για να είμαστε ακριβείς βέβαια, θα πρέπει να πάρουμε υπόψη μας και πολλά άλλα ουράνια σώματα που βρίσκονται πέρα από τη τροχιά του Ποσειδώνα. Σε αυτές τις περιοχές βρίσκονται πέντε  πλανήτες νάνοι, η Δήμητρα, η Χαουμέια, ο Μακιμάκι και η Έρις, και πολλά άλλα μικρότερα σώματα.

Τα παιδιά του Ήλιου (Ίδρυμα Ευγενίδου) | Ένας περίπατος στο ηλιακό σύστημα: οι Πλανήτες βήμα βήμα (www.e-telescope.gr) | http://www.greekastronomy.gr/solarsystem/solarsystem.htm | http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_System

Ηλιοστάσια

Θερινό ηλιοστάσιο: Στις 22 Ιουνίου συμβαίνει το μέγιστο ύψος του Ήλιου το μεσημέρι να έχει τη μεγαλύτερη ετήσια τιμή του. (Ο Ήλιος είναι πιο ψηλά στον ουρανό σε έναν τόπο από κάθε άλλη μέρα την ίδια ώρα). Τότε συμβαίνει η ημέρα να έχει τη μεγαλύτερη διάρκειά της.

Χειμερινό ηλιοστάσιο: Στις 22 Δεκεμβρίου συμβαίνει το μέγιστο ύψος του Ηλίου να έχει την ελάχιστη ετήσια τιμή του και η μέρα να έχει την ελάχιστη διάρκεια της.

Τα παρακάτω σχήματα απεικονίζουν τις διαδοχικές θέσεις του ήλιου ανά ώρα, κατά τα δύο ηλιοστάσια, όπως φαίνονται από τη γη σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη.

Day arcs at 0° latitude, equator

The day arc of the Sun, every hour, in the two solstices as seen on the celestial dome, from the equator. Also showing 'twilight suns' down to -18° altitude.

Day arcs at 20° latitude, equator

Day arcs at 50° latitude, equator

Day arcs at 70° latitude, equator

Day arcs at 90° latitude, pole

Η λέξη προέρχεται από το «ήλιος» και το «στέκομαι»/«στάση» επειδή κοντά στα ηλιοστάσια (λίγες ημέρες πριν ή μετά) ο Ήλιος φαίνεται να επιβραδύνει τη φαινομενική κίνησή του προς τα βόρεια ή προς τα νότια (κίνηση στην απόκλιση), μέχρι που την ημέρα του ηλιοστασίου αυτή η κίνηση μηδενίζεται και αντιστρέφεται.

Τα ηλιοστάσια, όπως και οι ισημερίες, συνδέονται αναπόσπαστα με τις εποχές του έτους. Σε κάποιες χώρες ή γλώσσες θεωρείται ότι αρχίζουν ή διαχωρίζουν τις εποχές, ενώ σε άλλες θεωρούνται τα κέντρα τους.

Τα ηλιοστάσια όπως και οι ισημερίες οφείλονται στην σταθερή γωνία που σχηματίζει ο άξονας περιστροφής της Γης με το επίπεδο της τροχιάς της γύρω από τον Ήλιο.

http://el.wikipedia.org/wiki/Ηλιοστάσιο | http://en.wikipedia.org/wiki/Solstice

Το φαινόμενο της ισημερίας

Ισημερία είναι το φαινόμενο κατά το οποίο η διάρκεια την ημέρας και της νύχτας είναι ίσες. Επίσης τότε, κατά τη διάρκεια της μέρας οι ακτίνες του ηλίου πέφτουν με γωνία 90 μοιρών (κάθετα) στον ισημερινό, παρουσιάζοντας έτσι μηδενική απόκλιση και ο ήλιος ανατέλλει ακριβώς από το γεωγραφικό  σημείο της Ανατολής και δύει ακριβώς στο σημείο της Δύσης.

▪ Η εαρινή ισημερία γίνεται στις 21 Μαρτίου. (Κατά την εαρινή ισημερία αρχίζει η άνοιξη).

▪ Η φθινοπωρινή ισημερία γίνεται στις 23 Σεπτεμβρίου.

Το φαινόμενο οφείλεται στην περιφορά της γης γύρω από τον ήλιο και στην κλίση του άξονα περιστροφής της. Καθώς η γη περιφέρεται γύρω από τον ήλιο και επειδή ο άξονας περιστροφής της δεν είναι κάθετος στο επίπεδο περιφοράς η διάρκεια της ημέρας αλλάζει.

Δύο φορές το χρόνο η γη βρίσκεται σε τέτοια θέση που οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν εντελώς κάθετα στον ισημερινό.

Στο σχήμα φαίνονται η φθινοπωρινή (Autumn) και εαρινή (Spring) ισημερία (equinox)

Οι ονομασίες εαρινή και φθινοπωρινή ισημερία αφορούν την εύκρατη ζώνη του βόρειου ημισφαιρίου καθώς στις αντίστοιχες ημερομηνίες στο νότιο ημισφαίριο υπάρχουν οι αντίθετες εποχές, ενώ στις δύο πολικές και την τροπική ζώνη δεν υπάρχει αυτή η διαφοροποίηση εποχών.

Στα παρακάτω σχήματα φαίνονται οι διαδοχικές θέσεις του ήλιου στην ουράνια σφαίρα κάθε ώρα κατά τη διάρκεια της ισημερίας. Φαίνεται καθαρά ότι το ορατό τόξο που διανύει ο ήλιος (κατά την ημέρα) είναι όσο και το τόξο που διανύει παραμένοντας κρυμμένος (νύχτα).

 Day arc at 0° latitude (Equator)

 Day arc at 20° latitude

 Day arc at 50° latitude

 Day arc at 70° latitude

Day arc at 90° latitude (Pole)

http://en.wikipedia.org/wiki/Equinox | http://en.wikipedia.org/wiki/File:AxialTiltObliquity.png

Στοιχεία Αστρονομίας Β΄Λυκείου

Κεφάλαιο 2 | Αστρονομικές παρατηρήσεις και όργανα

To τηλεσκόπιο Hubble

Ερωτήσεις


1. Ποια είναι τα βασικά χαρακτηρίστηκα της μεθόδου που χρησιμοποιούν η Φυσική, η Αστρονομία και τα τα Μαθηματικά;

- Η μέθοδος που ακολουθεί η Φυσική και η χημεία: Παρατήρηση του φαινομένου /  Διατύπωση υπόθεσης για την ερμηνεία του / Πείραμα στο εργαστήριο για επαλήθευση ή απόρριψη της υπόθεσης / Εξαγωγή συμπεράσματος / Κατασκευή θεωρητικού μοντέλου ή φυσικού νόμου.

- Η μέθοδος των Μαθηματικών: Διατύπωση ενός αριθμού αξιωμάτων και ορισμών και οικοδόμηση αληθών προτάσεων πάνω σε αυτά.

- Η Αστρονομία διαφέρει από τις άλλες φυσικές επιστήμες αφού ο έλεγχος και η εξέλιξη των κοσμολογικών μοντέλων επιτυγχάνεται μόνο με την παρατήρηση καθώς δεν είναι εφικτή η οργάνωση και εκτέλεση πειραμάτων. (σελ. 17)

2. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της Αστρονομικής παρατήρησης; Δηλαδή ποια είναι τα στάδια της και ποιες οι πληροφορίες που μας δίνει;

Στην Αστρονομία οι πληροφορίες και τα δεδομένα αντλούνται από τις ακτινοβολίες που φτάνουν στη Γη από τα ουράνια σώματα. Τα στάδια της αστρονομικής παρατήρησης είναι τα εξής τρία: α) συγκέντρωση, β) καταγραφή, γ) επεξεργασία, δ) ανάλυση της ακτινοβολίας που φτάνει στη Γη.

Τα αποτελέσματα που προκύπτουν σε συνδυασμό με τους νόμους της Φυσικής μας δίνουν πληροφορίες για τα ουράνια σώματα από τα οποία εκπέμπονται οι ακτινοβολίες και για τον μεσοαστρικό χώρο που διέσχισαν μέχρι να φτάσουν στη Γη.

3. Αναφέρετε κάποια από τα αστρονομικά όργανα που χρησιμοποιούνται σήμερα.

- Τηλεσκόπια: Συλλέκτες ακτινοβολίας

- Φασματογράφοι και μαγνητογράφοι: αναλύουν τα δεδομένα που συλλέγουμε με τα τηλεσκόπια

- Καταγραφή των δεδομένων από τους δέκτες: φωτογραφική πλάκα, ραδιοδέκτες

- Επεξεργασία και μετρήσεις με χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών. Με τη σύγχρονη τεχνολογία τα σήματα και τα δεδομένα μετατρέπονται σε εικόνα στην οθόνη για περαιτέρω επεξεργασία και ανάλυση.

4. Για ποιο λόγο τοποθετούνται τηλεσκόπια σε τροχιά γύρω από τη Γη, παρά το μεγάλο τους κόστος;

Η γήινη ατμόσφαιρα είναι διαφανής μόνο στα αστρονομικά παράθυρα, δηλαδή: για τις ακτινοβολίες της οπτικής περιοχής του φάσματος, μέρος της υπέρυθρης περιοχής και της περιοχής των ραδιοκυμάτων. Όμως τα ουράνια σώματα εκπέμπουν ακτινοβολίες σε κάθε περιοχή του φάσματος, δηλαδή επιπλέον στην υπεριώδη περιοχή και στις περιοχές ακτίνων Χ και γάμμα, οι οποίες δε συλλέγονται από τα γήινα τηλεσκόπια.

Επίσης οι θερμοκρασιακές διακυμάνσεις και τα καιρικά φαινόμενα της γήινης ατμόσφαιρας (τα σύννεφα π.χ.) παραμορφώνουν τα παρατηρούμενα αντικείμενα. Το φαινόμενο αυτό παρατηρείται και με γυμνό μάτι: πρόκειται για το τρεμόσβημα των αστεριών στον νυχτερινό ουρανό που οφείλεται στις συνεχείς και απρόβλεπτες μεταβολές της πυκνότητας των ατμοσφαιρικών στρωμάτων.

Συνοψίζοντας, με τα διαστημικά τηλεσκόπια συλλέγουμε ακτινοβολίες οι οποίες δεν ανήκουν στα αστρονομικά παράθυρα και άρα που δεν είναι ανιχνεύσιμες από τα επίγεια τηλεσκόπια. Επίσης έχουμε εικόνα χωρίς τις παραμορφώσεις που προκαλούν οι διαταραχές της ατμόσφαιρας.

5. Με ποιο τρόπο μας βοηθούν τα τηλεσκόπια να δούμε καλύτερα ένα αντικείμενο; Με ποια κριτήρια αξιολογούμε ένα τηλεσκόπιο;

Για να δούμε ένα αντικείμενο πρέπει να φτάσουν στο μάτι μας φωτόνια που εκπέμπονται από αυτό. Όσα περισσότερα φωτόνια φτάνουν, τόσο λαμπρότερο και καθαρό το βλέπουμε. Κάθε αστέρας εκπέμπει έναν μεγάλο αριθμό φωτονίων ανά δευτερόλεπτο τα οποίο διασκορπίζονται με την ίδια πιθανότητα προς κάθε κατεύθυνση του χώρου. Επειδή η απόσταση μέχρι τη Γη είναι μεγάλη, το αποτέλεσμα είναι να φτάνει στην κόρη του ματιού μας ένα πολύ μικρό μέρος των φωτονίων αυτών. Το μάτι μας εξάλλου έχει στο σκοτάδι διάμετρο μόλις 8 χιλιοστά. Άρα αν χρησιμοποιήσουμε τηλεσκόπιο με φακό ή κάτοπτρο πολύ μεγαλύτερο (500 χιλιοστά π.χ.) και καταφέρουμε να συγκεντρώσουμε τα φωτόνια που προσπίπτουν στην επιφάνεια του με κατάλληλο τρόπο στο μάτι μας, τότε η εικόνα που θα σχηματιστεί θα είναι λαμπρότερη και διαυγέστερη από αν παρατηρούσαμε με γυμνό μάτι. 

Άρα η λειτουργία ενός τηλεσκοπίου είναι η συγκέντρωση όσο το δυνατόν περισσότερων φωτονίων από την ακτινοβολία που εκπέμπει ένα ουράνιο σώμα.

Τα τηλεσκόπια αξιολογούνται με βάση:

- τη διακριτική τους ικανότητα: δηλαδή την ικανότητα να διακρίνουμε ξεχωριστά δύο αντικείμενα με μικρή γωνιακή απόσταση (που με γυμνό μάτι θα φαίνονταν ως ένα αντικείμενο)

- τη μεγεθυντική τους ισχύ: δηλαδή τη φαινόμενη αύξηση του μεγέθους του παρατηρούμενο αντικειμένου (ζουμ). 

6. Ποιοι τύποι τηλεσκοπίων χρησιμοποιούνται;

Α. Τα οπτικά τηλεσκόπια: συγκεντρώνουν ακτινοβολίες από την ορατή περιοχή του φάσματος και διακρίνονται σε διοπτρικά αν χρησιμοποιούνται φακοί ή κατοπτρικά αν χρησιμοποιούνται κάτοπτρα.

Β. Τα ουράνια σώματα όμως εκπέμπουν ακτινοβολία σε όλες της περιοχές του Ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Δηλαδή στην περιοχή των ραδιοκυμάτων, στο υπέρυθρο, στο υπεριώδες, στις ακτίνες Χ και γ. Άρα χρησιμοποιούνται και τα αντίστοιχα όργανα παρατήρησης: Τα ραδιοτηλεσκόπια τα οποία συλλέγουν ραδιοκύματα, τα τηλεσκόπια υπέρυθρου, τηλεσκόπια υπεριώδους και τηλεσκόπια ακτίνων Χ και γάμμα. Τα τηλεσκόπια αυτά για λόγους που αναφέραμε τοποθετούνται σε αστρονομικούς δορυφόρους τοποθετημένους σε τροχιά γύρω από τη Γη.

7. Τι ονομάζουμε "αστρονομικά παράθυρα"; 

Η γήινη ατμόσφαιρα είναι διαφανής μόνο για τις ακτινοβολίες που ανήκουν στην οπτική περιοχή του φάσματος, σε ένα μέρος της περιοχής του υπερύθρου και στα ραδιοκύματα. Οπτικά παράθυρα ονομάζονται οι περιοχές του φάσματος των ακτινοβολιών αυτών οι οποίες φτάνουν στη Γη.  

9. Τι αποκαλούμε "ουράνια σφαίρα"; 

Τα ουράνια σώματα φαίνονται από τη Γη σαν να βρίσκονται στην εσωτερική επιφάνεια μιας γιγαντιαίας σφαίρας, απροσδιόριστης ακτίνας, με κέντρο τη Γη. Τη φανταστική αυτή σφαίρα τη λέμε "ουράνια σφαίρα".

10. Τι αποκαλούμε "ορίζοντα" ενός τόπου; 

Η ουράνια σφαίρα και η Γη μοιάζει σε εμάς να συναντιούνται σε ένα μεγάλο φανταστικό κύκλο γύρω από εμάς, ο οποίος ονομάζεται ορίζοντας του τόπου που βρισκόμαστε. Ο ορίζοντας δημιουργεί την αίσθηση του πάνω και του κάτω.

9. Τι είναι ονομάζουμε στην Αστρονομία Ζενίθ και Ναδίρ;

Η (νοητή) κατακόρυφη ευθεία ενός τόπου συναντά την "ουράνια σφαίρα" σε δύο υποθετικά σημεία, που ονομάζονται Ζενίθ και Ναδίρ ενός τόπου. (Δηλ. το ύψος του ζενίθ είναι 90 μοίρες και βρίσκεται πάνω από το κεφάλι μας).

10. Τι ονομάζεται κατακόρυφος ενός αστέρα;

Κατακόρυφος ενός αστέρα ονομάζεται ο κατακόρυφος κύκλος που περνά από το Ζενίθ, το Ναδίρ και τον αστέρα αυτόν.

11.  Τι ονομάζεται ύψος ενός αστέρα;

Ύψος ενός αστέρα είναι η γωνιακή απόσταση του αστέρα από το σημείο τομής του ορίζοντα με τον κατακόρυφο κύκλο που περνά από τον αστέρα αυτόν.

12. Τι ονομάζεται αζιμούθιο ενός αστέρα;

Αζιμούθιο ενός αστέρα ονομάζουμε την γωνιακή απόσταση του γεωγραφικού Βορά με το σημείο τομή της κατακόρυφης του αστέρα με τον ορίζοντα.

Ύψος (κόκκινο χρώμα) και αζιμούθιο (κίτρινο χρώμα) ενός αστέρα

http://geogr.eduportal.gr/astronomy/asteres-asterismoi/ast3.htm 

Το ύψος ενός αστέρα και το αζιμούθιο ενός αστέρα αποτελούν τις οριζόντιες συντεταγμένες του. 

13. Τι ονομάζεται γωνιακή απόσταση δύο ουράνιων σωμάτων;

Γωνιακή απόσταση μεταξύ δύο ουράνιων σωμάτων ονομάζεται η γωνία που σχηματίζουν οι οπτικές ακτίνες που ενώνουν τα δύο ουράνια σώματα με το μάτι του παρατηρητή.

14. Ποιο ήταν το βασικό επιχείρημα εναντίον του ηλιοκεντρικού μοντέλου κατά την αρχαιότητα;

Κανένας αρχαίος πολιτισμός δεν είχε καταφέρει να παρατηρήσει μεταβολές στις γωνιακές αποστάσεις μεταξύ των αστέρων στη διάρκεια ενός έτους. Το ηλιοκεντρικό μοντέλο θα απαιτούσε μια τέτοια μεταβολή που όμως δεν μπορούσε να γίνει αντιληπτή με γυμνό μάτι λόγω της μεγάλης απόστασης. Σήμερα όμως με τα σύγχρονα τηλεσκόπια μπορούμε να παρατηρήσουμε τη μεταβολή αυτή μολονότι είναι αρκετά μικρή.

Στοιχεία Αστρονομίας Β΄Λυκείου

Κεφάλαιο 2 | Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία

Το φαινόμενο που στην καθημερινή μας ζωή ονομάζουμε  φως δεν είναι παράένα μικρό κομμάτι του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος (του συνόλου τωνσυχνοτήτων των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων). Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναιδιαφορετικό από τα κύματα που αντιλαμβανόμαστε στην καθημερινή μας ζωή, (όπως τα κύματα της θάλασσας, στα οποία τα μόρια του νερού εκτελούν μιακατακόρυφη παλινδρομική κίνηση). Σε αντίθεση με τα κύματα αυτά, στηνπερίπτωση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, δεν ταλαντώνεται ένα υλικό σώμααλλά οι εντάσεις του  ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου, καθώς αυτάδιαδίδονται στο χώρο. Η ένταση ενός πεδίου δεν είναι παρά η περιγραφή μιαςιδιότητας του χώρου. Επομένως ταλαντώνονται οι ιδιότητες του χώρουανεξάρτητα από την παρουσία ή την απουσία μάζας. Συνεπώς ταηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να διαδίδονται στο κενό. Τοηλεκτρομαγνητικό φάσμα χωρίζεται στις εξής περιοχές: στα ραδιοφωνικάκύματα, τα οποία έχουν τη μικρότερη συχνότητα άρα και το μεγαλύτερο μήκοςκύματος και τη μικρότερη ενέργεια. Καθώς η συχνότητα αυξάνεται ακολουθούντα μικροκύματα και μετά από αυτά η υπέρυθρη ακτινοβολία, η οποία κυρίωςμας ζεσταίνει (θερμικά αποτελέσματα). Αν μελετήσουμε κύματα μεγαλύτερηςενέργειας φθάνουμε στην περιοχή του ορατού φωτός. Το ορατό φωςπεριορίζεται σε μια πολύ μικρή περιοχή συχνοτήτων του ηλεκτρομαγνητικούφάσματος. Μεγαλύτερη συχνότητα από το ορατό φως έχουν η υπεριώδηςακτινοβολία, οι ακτίνες Χ και τελικά τη μεγαλύτερη συχνότητα και ενέργεια καιτο μικρότερο μήκος κύματος έχει η ακτινοβολία γ. Και οι τρεις αυτές περιοχέςτου ηλεκτρομαγνητικού φάσματος είναι βλαβερές για τους ζωικούς ιστούς. Τημεγαλύτερη βλάβη προκαλούν οι ακτίνες γ. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα έχουντεράστιες εφαρμογές στην καθημερινή ζωή. Τα χρησιμοποιούμε για τη μεταφοράπληροφορίας στις τηλεπικοινωνίες, στην ιατρική για την απεικόνιση τουανθρώπινου σώματος στη διάγνωση σοβαρών ασθενειών και σε μερικέςπεριπτώσεις και στη θεραπεία τους. Σημαντική είναι επίσης και η χρήση τους γιαψυχαγωγικούς σκοπούς, καθώς χωρίς αυτά η τηλεόραση και το ραδιόφωνο θαήταν απλά ένα όνειρο.

Εφαρμογές των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στην καθημερινή ζωή: το ραντάρ,το κινητό τηλέφωνο, το τηλεκοντρόλ των ηλεκτρονικών συσκευών ή ακόμα και οιεφαρμογές στον τομέα της υγείας  (όπως οι ακτινογραφίες).

Πηγή: http://www.eugenfound.edu.gr/frontoffice/popup.asp?cpage=cdog&oid=124

Η Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είναι εκπομπή στον χώρο ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας υπό μορφή κυμάτων που ονομάζονται ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα παράγονται από επιταχυνόμενα ηλεκτρικά φορτία. Δημιουργούνται επίσης όταν ένα ηλεκτρόνιο κάποιου ατόμου χάνει μέρος της ενέργειάς του και μεταπίπτει σε χαμηλότερη τροχιά ή ενεργειακή στάθμη κοντά στον πυρήνα. Αυτό έχει ως συνέπεια να δημιουργηθεί μια ταλάντωση που διαδίδεται πλέον στο χώρο με τη μορφή ενός ταυτόχρονα ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου. Τα δύο αυτά πεδία είναι, αφενός μεν, κάθετα μεταξύ τους, αφετέρου και κάθετα με τη διεύθυνση διάδοσης του παραγόμενου κύματος, του λεγόμενου ηλεκτρομαγνητικού κύματος. 

Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία αποτελείται από κύματα που στην πλειονότητά τους είναι αόρατα. Από την ακτινοβολία αυτή, μόνο ένα μικρό τμήμα της μπορεί να εντοπισθεί από το ανθρώπινο μάτι και αποτελεί το ορατό φως που παράγει τα διάφορα χρώματα του ουράνιου τόξου.

Στο παραπάνω σχήμα φαίνεται ότι η γαλάζια περιοχή του ορατού φάσματος έχει μικρότερο μήκος κύματος από την κόκκινη και άρα μεγαλύτερη συχνότητα. Άρα οι αστέρες που φαίνονται γαλάζιοι εκπέμπουν μεγαλύτερο ποσοστό φωτονίων υψηλής ενέργειας και άρα θα βρίσκονται σε υψηλότερη θερμοκρασία από τους αστέρες που φαίνονται κόκκινοι.

Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα (spectrum) ονομάζεται το εύρος της περιοχής συχνοτήτων που καλύπτουν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα χωρίζεται σε επιμέρους ζώνες. Αυτές είναι τα ραδιοκύματα, τα μικροκύματα, η υπέρυθρη ακτινοβολία, η ορατή ακτινοβολία (φως), η υπεριώδης ακτινοβολία, οι ακτίνες Χ και οι ακτίνες γ.

Το σύμπαν είναι διάχυτο από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Το φως που εκπέμπεται από τα άστρα είναι μέρος του συνολικού φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που συναντάται στο σύμπαν. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ανάλογα με την συχνότητα των κυμάτων της και αντίστοιχα την ενέργεια που μεταφέρει χωρίζεται σε περιοχές. Αυτές είναι τα ραδιοκύματα, τα μικροκύματα, οι υπέρυθρες ακτίνες, το ορατό φως, οι υπεριώδεις ακτίνες, οι ακτίνες Χ και οι ακτίνες γάμμα. Όλες αυτές οι παραπάνω μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας κινούνται (ταξιδεύουν) με την ταχύτητα του φωτός.

http://el.wikipedia.org/wiki/Ηλεκτρομαγνητική_ακτινοβολία | http://el.wikipedia.org/wiki/Ηλεκτρομαγνητικό_φάσμα | 

http://www.hermes-program.gr/gr/emrinfo_basic.html

Ερωτήσεις

1. Τι ονομάζουμε "αστρονομικά παράθυρα"; 

Η γήινη ατμόσφαιρα είναι διαφανής μόνο για τις ακτινοβολίες που ανήκουν στην οπτική περιοχή του φάσματος, σε ένα μέρος της περιοχής του υπερύθρου και στα ραδιοκύματα. Οπτικά παράθυρα ονομάζονται οι περιοχές του φάσματος των ακτινοβολιών αυτών οι οποίες φτάνουν στη Γη.  

2. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εμφανίζει έναν δυϊσμό. Τι σημαίνει αυτό;

Η συμπεριφορά της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε ορισμένα φαινόμενα είναι κυματική και σε άλλα είναι σωματιδιακή. Και οι δύο φαινομενικά αντίθετες θεωρήσεις χρησιμοποιούνται συμπληρωματικά για την κατανόηση της φύσης της ακτινοβολίας.

- Μια μεγάλη ομάδα φαινομένων (ανάκλαση, διάθλαση, συμβολή, περίθλαση, κ.α.) ερμηνεύονται αν δεχτούμε ότι το φως αποτελείται από ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

- Αντίθετα, η ερμηνεία πολλών άλλων φαινομένων εξυπηρετεί να θεωρούμε το φως ότι αποτελείται από σωματίδια, τα αποκαλούμενα "φωτόνια". Τα φωτόνια συμπεριφέρονται σαν ενεργειακά πακέτα - κβάντα ενέργειας. Κάθε ένα φωτόνιο μεταφέρει ένα ποσό ενέργειας που προσδιορίζεται από τη συχνότητα του κύματος.

Ισχύουν οι εξής σχέσεις: λ=c/v, που συνδέει μήκος κύματος με συχνότητα και  E=hv, που συνδέει ενέργεια και συχνότητα κύματος

Στοιχεία Αστρονομίας Β΄Λυκείου

Κεφάλαιο 1 | Εισαγωγή

Η Αστρονομία μελετά τα φαινόμενα που συμβαίνουν έξω από την ατμόσφαιρα της Γης.

Είναι η αρχαιότερη από όλες τις επιστήμες του ανθρώπου. Όλοι οι αρχαίοι πολιτισμοί είχαν δημιουργήσει ημερολόγια, ήξεραν να ξεχωρίζουν τους αστερισμούς, παρατηρούσαν τις έκλειψης της Σελήνης και του Ηλίου και έδιναν κοσμολογικές εξηγήσεις στις παρατηρήσεις τους. Τα παλαιότερα γνωστά μνημεία με αστρονομικό ενδιαφέρον είναι οι πυραμίδες της Αιγύπτου και το μνημείο του Stonehenge στην Αγγλία, ηλικίας περίπου 5000 ετών.

Ερωτήσεις

1. Πότε πρωτοεμφανίστηκε η Αστρονομία και ποια ανθρώπινη ανάγκη εξυπηρέτησε αρχικά; (σελ. 10)

2. Ποιο είναι το αντικείμενο και ο σκοπός της Αστρονομίας; (σελ. 10)

3. Αστρολογία. Τι είναι, πώς αναπτύχθηκε και ποιες οι διαφορές με την Αστρονομία; (σελ. 10)

4. Ποια γεγονότα θεωρούνται ως σημαντικοί σταθμοί στην εξέλιξη της Αστρονομίας; (σελ. 11)

5. Ποια είναι τα μεγάλα σύγχρονα αστρονομικά ερωτήματα για τους επιστήμονες; (σελ. 13)

Ο Δημήτρης Νανόπουλος στο Ίδρυμα Ευγενίδου

O κ. Δημήτρης Νανόπουλος μιλά για «την Σκοτεινή Ύλη και τον Μεγάλο Επιταχυντή (LHC) του CERN», τη Δευτέρα, 18 Οκτωβρίου 2010, ώρα 19:30.

---

Τον κύριο Δημήτρη Νανόπουλο, Ακαδημαϊκό, Διακεκριμένο Καθηγητή Φυσικής του Texas A&M University και Εθνικό μας Εκπρόσωπο στο CERN, φιλοξενεί το Ίδρυμα Ευγενίδου σε μια άκρως ενδιαφέρουσα βραδιά, ανοικτή προς το ευρύ κοινό, τη Δευτέρα 18 Οκτωβρίου 2010 και ώρα 19:30. Η ομιλία του κ. Νανόπουλου με τίτλο: «Η Σκοτεινή Ύλη και ο Μεγάλος Επιταχυντής (LHC) του CERN» θα μας ξεναγήσει σε ένα από τα άκρως ενδιαφέροντα θέματα που αφορούν στο μεγαλύτερο πείραμα βασικής έρευνας που έχει πραγματοποιηθεί ποτέ. Ξεκινώντας από το Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων ή LHC (Large Hadron Collider) στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών Ευρώπης ή CERN, της Ελβετίας, θα γίνει κατανοητό ότι δεν είναι μόνο οι 10.000 μαγνήτες στο 27 Km τούνελ, περίπου 100m κάτω από το έδαφος, ούτε οι περίπου 4.000 πειραματικοί Φυσικοί Υψηλών Ενεργειών που ασχολούνται με το πείραμα αυτό, αλλά κάτι ακόμη πιο σπουδαίο: το γεγονός δηλαδή ότι θα φθάσουμε για πρώτη φορά την πραγματικά μεγάλη συνολική ενέργεια των 14 TeV. Αυτό βέβαια σημαίνει ότι μας δίνεται η ευκαιρία να ανακαλύψουμε μια σειρά νέων σωματιδίων, όπως το σωμάτιο Higgs, ή τα υπερσυμμετρικά σωμάτια, συμπεριλαμβανομένου και του neutralino, που θεωρείται ο κύριος υποψήφιος για τη σύσταση της Σκοτεινής Ύλης.

 Στη συνέχεια ο κύριος Νανόπουλος θα εξηγήσει γιατί είναι τόσο σπουδαία τα παραπάνω αναφερθέντα σωματίδια για μια επιστημονική κατανόηση του Σύμπαντος μέσα από μια ενοποιημένη θεωρία όλων των δυνάμεων στη φύση. Το σωμάτιο Higgs είναι απόρροια ενός μηχανισμού που εξηγεί με ποιον τρόπο όλα τα υλικά σωμάτια αποκτούν τη μάζα τους, ενώ τα υπερσυμμετρικά σωμάτια μας εξηγούν, μεταξύ άλλων, γιατί όλες οι δυνάμεις στη φύση, σε πάρα πολύ υψηλές ενέργειες ή ισοδύναμα, μέσω της Αρχής της Αβεβαιότητας του Heisenberg, σε πάρα πολύ μικρές αποστάσεις (~10-30cm), ενώνονται και συμπεριφέρνονται σαν μια δύναμη. Επίσης, το neutralino, μπορεί άνετα να εξηγήσει την Σκοτεινή Ύλη του Σύμπαντος, δηλαδή το 23% της Συμπαντικής Υλο-Ενέργειας! Έτσι λοιπόν έχουμε μια μεγάλη συσχέτιση του μικρόκοσμου, από όπου προέρχεται το neutralino και του μακροκοσμικού Σύμπαντος, όπου κυριαρχεί η Σκοτεινή Ύλη.


Συμπερασματικά, τα πειραματικά αποτελέσματα αναμένονται με μεγάλη αγωνία γιατί θα δείξουν καθαρά ποιος είναι ο «πειραματικά στρωμένος» δρόμος που πρέπει να ακολουθήσουμε για να αποκωδικοποιήσουμε τη φύση σε τέτοια λεπτομέρεια, που πριν λίγα χρόνια φαινόταν ένα ασύλληπτο και απραγματοποίητο όνειρο. Ένα γεγονός φαίνεται σίγουρο: ότι με τη λειτουργία του LHC, οι απόψεις μας περί του Σύμπαντος θα είναι σαφέστατα πολύ πιο τεκμηριωμένες και θα οδηγηθούμε σε πολύ πιο προχωρημένες και μέχρι τώρα άβατες περιοχές της γνώσης.

Σημειώνεται ότι η ομιλία είναι ανοικτή στο ευρύ κοινό και η είσοδος στο Αμφιθέατρο του Ιδρύματος θα πραγματοποιηθεί με δελτία προτεραιότητας, τα οποία θα ξεκινήσουν να δίδονται από τη Γραμματεία, μία ώρα πριν από την έναρξη της ομιλίας (Ίδρυμα Ευγενίδου, Λεωφ. Συγγρού 387, 175 64 Π. Φάληρο).


Η προσωπική ιστοσελίδα του Δημήτρη Νανόπουλου στο Α&Μ Texas University | Δημήτρης Νανόπουλος στο Wikipedia | Η συνέντευξη του στον Θανάση Λάλα στο Βήμα της Κυριακής, 4 Ιαν. 1998

Θέματα Πανελλήνιων Μαθητικών διαγωνισμών Αστρονομίας

9ος Διαγωνισμός «ΙΠΠΑΡΧΟΣ» 2004

Θέμα  1. Είναι γνωστό ότι η αστρονομία καλλιεργήθηκε και αναπτύχθηκε πολύ από τους αρχαίους Έλληνες και μάλιστα μερικοί την ανέπτυξαν σε πολύ μεγάλο βαθμό.
Α) Να αναφέρετε μερικούς από τους αστρονόμους αυτούς.
Β) Ποιο ήταν το αστρονομικό έργο τριών εξ αυτών των αρχαίων Ελλήνων αστρονόμων.


Θέμα  2. Η αστρονομία για να μελετήσει καλύτερα την ουράνια σφαίρα καθόρισε μερικούς νοητούς κύκλους πάνω σ' αυτή.
Α) Τι γνωρίζετε για τους κύκλους της εκλειπτικής και του ουράνιου ισημερινού;
Β) Τι γνωρίζετε για τις οριζόντιες συντεταγμένες;
Γ) Τι γνωρίζετε για τις ουρανογραφικές συντεταγμένες;


Θέμα  3. Με την κατάκτηση του διαστήματος άρχισαν οι τεχνητοί δορυφόροι να χρησιμοποιούνται για το καλό της ανθρωπότητας.
Α) Να αναφέρετε μερικούς τεχνητούς δορυφόρους που εκτοξεύθηκαν για το σκοπό αυτό.
Β) Ποιες είναι οι ωφέλειες που προέκυψαν για τον άνθρωπο από τα στοιχεία που έδωσαν και δίνουν καθημερινά οι δορυφόροι αυτοί;
Γ) Η Ελλάδα συμμετέχει στην ειρηνική χρησιμοποίηση των τεχνητών δορυφόρων και με ποιο τρόπο;