Καλημέρα σας αγαπητά μου παιδιά. Ομολογώ ότι η ανταπόκριση που είχε η ιδέα των εκπαιδευτικών αυτών κειμένων, με χαροποιεί ιδιαίτερα και μου δίνει το απαραίτητο κουράγιο και θέληση που χρειάζεται για να συνεχίσω το δύσκολο αυτό έργο. Δύσκολο, όχι γιατί πρέπει να συγκεντρώσω πληροφορίες και γνώσεις -αφού τα ξέρω όλα ήδη- και να τις καταγράψω, αλλά γιατί πολύς κόσμος δεν είναι ακόμα έτοιμος ή ακόμα και εξοπλισμένος με τα κατάλληλα πνευματικά εφόδια για να απορροφήσει την γνώση που προσφέρω. Όχι ότι μου καίγεται καρφί βέβαια, αλλά έτσι να λέμε και καμιά μαλακία να περνάει η ώρα. Σήμερα, θα ολοκληρώσουμε το ταξίδι μας στο διάστημα, μόνο που αυτή τη φορά δεν θα απομακρυνθούμε πολύ και θα μείνουμε στα όρια του ηλιακού μας συστήματος και θα ασχοληθούμε με τα οικεία σε μας ουράνια σώματα: τον Ήλιο, την Σελήνη και φυσικά τον αγαπημένο μας πλανήτη, την Γη. Όπως είπαμε λοιπόν και στο πρώτο μάθημα, η Γη δεν είναι τίποτα άλλο, παρά ένα τεράστιο σφαιρικό διαστημόπλοιο, που κόβει βόλτες γύρω από ένα αστέρι που λέγεται Ήλιος. Μαζί της κουβαλάει τον προσωπικό φρουρό της, την Σελήνη, ένα μικρό βράχο που με αγάπη και ευλάβεια την γυροφέρνει, την "κορτάρει" αν θέλετε, σε αυτόν τον αέναο κοσμικό χορό, που εξελίσσεται στην πίστα του ηλιακού μας συστήματος (τον μπούστη, πως τα λέω έτσι, με συγκίνησα!)
Γιατί όλα κινούνται γύρω-γύρω;;
Μια από τις πιο απλές και συνάμα πιο λογικές ερωτήσεις που μπορεί να σκεφτεί κανείς όταν αρχίσει να πρωτο-ασχολείται με το σύμπαν, είναι : "γιατί δεν τα έμαθα εγώ αυτά στο σχολείο, ενώ αντίθετα μάθαινα ένα σωρό άλλες μαλακίες (οπωςθρησκευτικάγκουχγκουχ);". Πολύ καλή ερώτηση, άλλα μια καλύτερη και πιο σχετική είναι: "Γιατί άραγε οι πλανήτες κόβουν κύκλους γύρω από τον Ήλιο και δεν φεύγουν μακριά; Και αφού η Γη είναι σφαιρική, γιατί αυτοί που είναι από κάτω δεν πέφτουν στο διάστημα;". Για να δώσουμε απάντηση, χρειάζεται πρώτα να συζητήσουμε για έναν πολύ σημαντικό νόμο, που κυριαρχεί σε όλο το σύμπαν και αυτός είναι ο "νόμος της παγκόσμιας έλξης". Να τονίσω ότι δεν αναφέρομαι μόνο στην έλξη που νιώθουν όλες οι γκόμενες για μένα παγκοσμίως, αλλά και στην βαρυτική έλξη μεταξύ δυο οποιωνδήποτε σωμάτων. Η ιστορία της βαρύτητας λοιπόν πάει περίπου ως εξής: Στη μακρινή χώρα των χλεχλέδων, την Αγγλία, πριν τετρακόσια χρόνια περίπου έζησε ένας μεγάλος επιστήμονας, ο Ισαάκ Νεύτων. Καθόταν στον κήπο του και έπινε αυτό το χλεχλεδορόφημα, το τσάι (μπλιαχ!), όταν είδε απέναντι του ένα μήλο να πέφτει από μια μηλιά. Σηκώθηκε και πήγε να το φάει, αλλά λίγο πριν φτάσει ύψωσε το ένα φρύδι γεμάτος περιέργεια και αναρωτήθηκε, γιατί άραγε τα μήλα πέφτουν πάντα κάθετα στο έδαφος; Γιατί δεν πέφτουν ποτέ πλάγια ή προς τα πάνω; Γιατί όλα φαίνονται να πέφτουν προς το κέντρο της Γης; Αναλύοντας την σκέψη του, διατύπωσε τον νόμο της παγκόσμιας έλξης και ταυτόχρονα βρήκε τους μαθηματικούς τύπους που την εκφράζουν. Ο νόμος αυτός λέει ότι:
1) Κάθε σώμα ασκεί δύναμη -που τη λέμε βαρύτητα και είναι πάντα ελκτική- προς οποιοδήποτε άλλο σώμα, και αντίστοιχα δέχεται μια έλξη από αυτό.
2) Η βαρύτητα είναι ανάλογη της μάζας των σωμάτων (όσο μεγαλύτερα τα σώματα τόσο μεγαλύτερο το τράβηγμα).
3) Η δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης των σωμάτων (όσο πιο μακριά, τόσο πιο μικρή η έλξη).
Μετά που εμφανίστηκα εγώ στο κόσμο, η θεωρία έπρεπε να εμπλουτιστεί για να συμπεριλάβει και μένα και έτσι έγιναν οι εξής προσθήκες:
4) Κάθε γκόμενα που αντικρίζει τον Άλζα, δέχεται μια ασυγκράτητη ελκτική δύναμη προς αυτόν.
5) Αν η γκόμενα είναι πατσαβούρα, ο Άλζα αναπτύσσει μια απωθητική δύναμη ίση και μεγαλύτερη από την έλξη που δέχεται το εν λόγω τρολλ.
6) Αν όμως το γκομενάκι τα σκάει, τότε ο Άλζα αναπτύσσει ίση ελκτική δύναμη και τα δυο σώματα ενώνονται και έτσι ο Άλζα δημιουργεί τις μαύρες τρύπες...
Ας συνεχίσουμε όμως με την αρχική μορφή του νόμου, που αφορά μόνο την βαρύτητα. Κάντε ένα πολύ απλό πείραμα μόνοι σας (ή και με φίλους σας για να γελάσετε). Πάρτε ένα κορδόνι μήκους ενός μέτρου και δέστε στην άκρη του ένα μικρό μπαλάκι. Τώρα κρατώντας την άλλη άκρη του κορδονιού, αρχίστε να περιστρέφεστε γύρω από τον εαυτό σας με σταθερή ταχύτητα. Μέχρι να σωριαστείτε κάτω σαν τα σακιά, τι κίνηση κάνει το μπαλάκι; Κόβει βόλτες γύρω από σας. Και γιατί δεν φεύγει; Γιατί το κορδόνι του ασκεί μια σταθερή δύναμη προς τα εσάς και το συγκρατεί σε σταθερή τροχιά γύρω σας. Υπάρχουν και άλλες δυνάμεις που σύμφωνα με την Νευτώνεια μηχανική ασκούνται στο σύστημα αλλά τις παραβλέπουμε για χάρη απλότητας. Βάλτε τώρα στη θέση σας τον Ήλιο, στη θέση του μπαλακίου την Γη. Το κορδόνι που συγκρατεί τη Γη γύρω από τον Ήλιο είναι η βαρύτητα. Με τον ίδιο τρόπο η Γη συγκρατεί την Σελήνη γύρω από αυτή. Η βαρύτητα είναι επίσης αυτή που μας κρατά καθηλωμένους πάνω στην επιφάνεια και δεν μπορούμε να πετάμε ελεύθεροι στην ατμόσφαιρα. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η βαρύτητα σύμφωνα με τον Νεύτωνα.
Μια πολύ πιο εξελιγμένη εξήγηση της βαρύτητας έδωσε στις αρχές του 20ού αιώνα ο προπρο-πάπους μου από την πλευρά του πατέρα μου, ο θείος Αλβέρτος. Μέχρι τότε η επιστήμη θεωρούσε τις τρεις διαστάσεις του χώρου και τον χρόνο ανεξάρτητα. Ο Αϊνστάιν διατύπωσε την γενική θεωρία της σχετικότητας, ενοποιώντας τον χώρο και τον χρόνο σε ένα τετραδιάστατο σύστημα, τον γνωστό σε όλους μας χωροχρόνο. Η βαρύτητα λοιπόν κατά τον παππούλη μου ήταν η καμπύλωση που προκαλεί ένα σώμα με μάζα στο χωροχρόνο. Κάθε σώμα που βρίσκεται δίπλα σε αυτήν την καμπύλωση, αναπτύσσει μια κυκλική επιτάχυνση, με τον ίδιο τρόπο που η δίνη στο καζανάκι κάνει τα κακάκια μας να κινούνται κυκλικά γύρω από αυτή, πριν βυθιστούν στο βούρκο με όλα τα άλλα σκατά. Μάλιστα σε συνθήκες πολύ μεγάλης βαρύτητας, ο χωροχρόνος καμπυλώνεται τόσο πολύ, που ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από τη δίνη. Αυτές οι περιπτώσεις είναι οι γνωστές στους αστρονόμους ως "Μαύρες Τρύπες" (όχι αυτές που προκαλώ εγώ). Παρεμπιπτόντως, η θεωρία του Αϊνστάιν παραμένει μια θεωρία, η οποία έχει όμως επαληθευτεί χιλιάδες φορές από διάφορα επιστημονικά πειράματα και μετρήσεις. Για να προλάβω κάποιους επιτήδειους, που παίζει να μας τα κάνουν Ζέπελιν, όπως στο προηγούμενο μάθημα να πω ότι: ΟΧΙ! Εγώ δεν την έχω αποδείξει, γιατί ξέχασα τον επιταχυντή σωματιδίων μου στο άλλο παντελόνι που έβαλα για πλύσιμο και χάλασε...
Όλα γύρω του γυρίζουν μέεεερες, νύυυυχτες, μήηηηνες χρόοοοονια!!!
Η Γη λοιπόν ολοκληρώνει μια γύρα γύρω από τον Ήλιο μέσα σε ένα χρόνο ή δώδεκα (12) μήνες. Αντίστοιχα η Γη κάνει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τον άξονά της σε εικοσιτέσσερις (24) ώρες.
Όπως η Γη λοιπόν γυρίζει γύρω από τον Ήλιο, ταυτόχρονα περιστρέφεται και γύρω απο τον εαυτό της. Η περιστροφή αυτή προκαλεί το φαινόμενο της ημέρας και της νύχτας. Για να καταλάβετε πως λειτουργεί πρακτικά αυτό, πάρτε ένα φακό και αφήστε τον πάνω σε ένα τραπέζι με όλα τα άλλα φώτα κλειστά. Τώρα καθίστε γυμνός/γυμνή σε κάποια απόσταση απο το φακό. Προσοχή με ρούχα δεν δουλεύει το πείραμα! Αρχίστε να περιστρέφεστε αργά γύρω από τον εαυτό σας. Η πηγή του φωτός είναι πάντα από μια συγκεκριμένη πλευρά, έτσι λόγω της περιστροφής σας, ενώ αρχικά για παράδειγμα φωτιζόταν το πρόσωπό σας, μετά από λίγο θα φωτίζεται το πλευρό σας και λίγο πιο μετά η πλάτη σας. Κινείστε ακριβώς όπως η Γη. Έτσι όταν στον κώλο σας έχει μέρα, τα καραμπαλίκια σας/βυζάκια σας, έχουν νύχτα και αντίστροφα.
Ωραία όλα αυτά θα μας πει κάποιος, αλλά έτσι όπως περιστρέφομαι εγώ, η διάρκεια της μέρας για το πουλί μου παραμένει σταθερή όσους κύκλους και αν κάνω, ενώ η διάρκεια της γήινης μέρας αλλάζει μέσα στο χρόνο (πχ το καλοκαίρι είναι μεγαλύτερη), πως συμβαίνει αυτό; Πολύ καλή ερώτηση για όποιον την σκέφτηκε, κερδίζει την αγάπη μου και ένα γλειφιτζούρι φράουλα-βερίκοκο. Ο λόγος που συμβαίνει αυτό, είναι οτι ο άξονας περιστροφής της Γης δεν είναι κάθετος στο επίπεδο της τροχιάς της ως προς τον Ήλιο. Αυτό σημαίνει ότι όπως περιστρέφεται γύρω απο τον Ήλιο, έρχεται μια περίοδος, όπου το βόρειο ημισφαίριο είναι πιο κοντά στον Ήλιο απο ότι το νότιο, για αυτό και εκεί τότε έχουν καλοκαίρι και πίνουν κοκτέιλς στις παραλίες και χορεύουν και κάνουν μπάνιο και ταξίδια και διασκεδάζουν και περνάνε καλά, ενώ στο νότιο έχουν χειμώνα και βαριούνται και δαγκώνουν το καυλί τους από το ψωλόκρυο. Όπως όμως συνεχίζεται το ταξίδι της Γης έρχεται η περίοδος, που το νότιο ημισφαίριο της Γης είναι πιο κοντά στον Ήλιο και τότε γλεντάνε αυτοί , ενώ εμείς το δαγκώνουμε. Αυτή η μικρή κλίση του άξονα περιστροφής της Γης είναι λοιπόν που προκαλεί τις εποχές και φαίνεται στο σχήμα παρακάτω:
Ήλιος
Ο Ήλιος απέχει περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη. Έχει διάμετρο περίπου 1,5 εκατομμύριο χιλιόμετρα (100 φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης). Ο όγκος του είναι 1,3 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερος από αυτόν της Γης!!! Η μάζα του είναι επίσης 300 χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από την δική μας για αυτό και βαρύτητα είναι πολύ πιο ισχυρή στην επιφάνεια του Ήλιου.
Η θερμοκρασία πάνω στην επιφάνεια του είναι περίπου 5.000 °C ενώ στο στέμμα, δηλαδή στην περιοχή λίγο πάνω απο την επιφάνειά, είναι 5.000.000 °C (πέντε εκατομμύρια...) Μιλάμε για πολύ ζέστη όχι μαλακίες...
Ο ήλιος παράγει τόση ενέργεια, μέσω τον πυρηνικών αντιδράσεων που γίνονται στον πυρήνα του και εκλύουν τεράστια ποσά θερμότητας και ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία του Ήλιου είναι ιδιαιτέρως φονική και εξαπλώνεται από αυτόν προς όλο το ηλιακό σύστημα μέσω του ηλιακού ανέμου, για αυτό και οι κοντινοί σε αυτών πλανήτες είναι ακατάλληλοι για αποίκηση. Όχι ότι η ακτινοβολία αυτή δεν φτάνει στη Γη, όμως ο πλανήτης μας είναι εξοπλισμένος με άμυνες που θα δούμε παρακάτω και γλιτώνει ένα πολύ μεγάλο μέρος από το μεγάλο αυτό κακό.
Η παραγωγή αυτή θερμότητας και ακτινοβολίας δεν θα κρατήσει για πάντα. Όλα τα αστέρια έχουν αρχή και τέλος. Η ηλικία του Ήλιου έχει υπολογιστεί γύρω στα 4.5 δισεκατομμύρια χρόνια. Σε άλλα τόσα, ο Ήλιος θα κάνει κρα για υδρογόνο (Η) , το οποίο και είναι το πυρηνικό του καύσιμο, αλλά υδρογόνο γιοκ! Τότε ο Ήλιος θα φουσκώσει και θα γίνει ένας τεράστιος κόκκινος γίγαντας, με τον ίδιο τρόπο που φουσκώνει ένα κεικ στο φούρνο ή τα ευαίσθητα όργανά μου μου όταν ακούω μαλακίες. Εικάζεται οτι το φούσκωμά του θα είναι τέτοιο, που θα φτάσει και τη Γη.
Μετά απο αυτό ο Ηλιος θα αρχίσει πάλι να συρρικνώνεται και τελικά θα σβήσει και θα μετατραπεί σε ένα νεκρό βράχο. Μέχρι τότε εμείς θα έχουμε πεθάνει φρικτά και βασανιστικά, αλλά δε γαμιέται...
Γη
Η Γη μας έχει διάμετρο περίπου 12.000 χιλιόμετρα. Η περίμετρος της στον ισημερινό είναι 40.000 χιλιόμετρα. Η ταχύτητα διαφυγής από τη Γη, δηλαδή η ταχύτητα που χρειάζεται να αναπτύξει ένα διαστημόπλοιο για να νικήσει τη βαρύτητα και να φύγει από το Γη, είναι 11 km/δευτερόλεπτο. Αντίστοιχα στον Ήλιο είναι 627 km/δευτερόλεπτο και στη μικρούλα Σελήνη 2 km/δευτερόλεπτο. Η Γη έχει έναν φυσικό δορυφόρο, την Σελήνη και περίπου ένα δεκαχίλιαρο τεχνητούς. Η θερμοκρασία της στην επιφάνεια κυμαίνεται από -89.2 °C ως 57.8 °C.
Την δομή της Γης θα την μελετήσουμε καλύτερα όταν κάνουμε γεωλογία, αλλά προς το παρόν ας πούμε οτι ο πυρήνας της αποτελείται από στοιχεία τέτοια ώστε σε συνδυασμό με την περιστροφή και τις συνθήκες που υπάρχουν στο κέντρο, δημιουργούν το 'μαγνητικό πεδίο της Γης'. Αυτό το μαγνητικό πεδίο λειτουργει και ως 'ασπίδα' απέναντι στον ηλιακό άνεμο. Φανταστείτε το μαγνητικό πεδίο της Γης ως μια τεράστια αόρατη καπότα, που καλύπτει και προστατεύει τον πλανήτη μας απο την κακή ακτινοβολία. Το μαγνητικό πεδίο είναι ορατό κατα το φαινόμενο, που είναι γνωστό και ως 'Βόρειο Σελας'. Ένα απο τα πιο όμορφα φαινόμενα της φύσης -μετά απο μένα πάντα- είναι το σέλας, το οποιό προκαλείται απο το μαγνητικό πεδίο της Γης που εκτρέπει τα φορτισμένα σωματίδια που έρχονται απο τον Ήλιο, ενώ ταυτόχρονα διεγείρονται τα σωματίδια της ατμόσφαιρας μας, με αποτέλεσμα αυτά να εκπέμπουν φως σε διάφορα φαντασμαγορικά χρώματα.
Άλλο όπλο της Γης είναι η ατμόσφαιρά της, η οποία τελικά φιλτράρει μέρος της ακτινοβολίας αυτής προστατευοντάς μας ακόμα περισσότερο. Και όχι μόνο αυτό, αλλά μας προφυλλάσει απο τις συνεχόμενες βροχές μετεωριτών. Όπως είπαμε και στο προηγούμενο μάθημα οι μετεωρίτες είναι βράχοι που έρχονται απο την ζώνη αστεροειδών με κατεύθυνση προς τον ΄Ηλιο. Κάποιοι απο αυτούς κοπανάνε στον Άρη, κάποιοι κοπανάνε στη Σελήνη (εξού και οι γεμάτη κρατήρες επιφάνειά της) κάποιοι άλλοι όμως παγιδεύονται απο την βαρύτητα της Γης και πεφτουν σε αυτήν. Ευτυχώς η ατμόσφαιρα μας προφυλάσσει ξανά, καίγοντας μέσω τριβής όλα όσα πέφτουν με μεγάλη ταχύτητα σε αυτήν, αφήνοντας ένα λαμπερό ίχνος πίσω τους, το οποίο φαίνεται έντονα στον σκοτεινό ουρανό. Πρόσφατα ένας μεγάλος έπεσε στη Ρωσία και τα βίντεο είναι τόσο εντυπωσιακά, όσο και τρομακτικά.(βίντεο).
Έτσι εξηγήσαμε άλλο ένα όμορφο φαινόμενο, που βλέπουμε εύκολα κιόλας το καλοκαίρι χαζεύοντας τα αστέρια το βράδυ. Όταν λοιπόν σας πει κάποιος/κάποια "κοίτα έπεσε ένα αστέρι, κάνε μια ευχή!" μπορείτε πλέον άνετα να του/της ρίξετε μια μούντζα και να πείτε με σοβαρότητα και στόμφο: "μην είσαι αγαθός/αγαθή και ηλίθιος/ηλίθια, δεν είναι αστέρι αυτό, είναι ένας βράχος, που απλά εξαχνώνεται πέφτοντας στην γήινη ατμόσφαιρα και άρα δεν μπορεί να σου εκπληρώσει καμια ευχή....τούβλο!". Μπορεί να μη γαμήσετε ποτέ, αλλά τουλάχιστον λέτε την αλήθεια.
Σελήνη
Το μικρό μας Φεγγαράκι είναι ο δορυφόρος της Γης ή αλλιώς ο αέναος διαστημικός παρτενέρ της, όπως πολύ ποιητικά περιέγραψα στην αρχή του κειμένου. Για την προέλευση της Σελήνης υπάρχουν πολλές θεωρίες, με την επικρατέστερη να είναι οτι η αποτελεί κομμάτι της Γης που αποσπάστηκε απο αυτήν μετά απο σύγκρουσή της με κάποιο μεγάλο διαστημικό σώμα (πιθανώς κάποιο πλανήτη) στην αρχή ακόμα της δημιουργίας του ηλιακού συστήματος. Και πάλι, για να μην έχουμε διάφορους ντιγκιντάγκες να μας ζαλίσουν τα ούμπαλα, τονίζω οτι πρόκειται για θεωρία, δεν είναι η απόλυτη αλήθεια ,απλά τα στοιχεία που έχουμε (όχι εγώ προσωπικά στο σπίτι μου, αλλά η επιστήμη στα εκατοντάδες ερευνητικά κέντρα ανα τον κόσμο) τείνουν να την θεωρούν επικρατέστερη απο τις άλλες θεωρίες. Μια παρένθεση εδώ: οι θεωρίες κατά τις οποίες η Σελήνη είναι διαστημόπλοιο που μας παρακολουθεί, έχουν πολλή πλάκα, αλλά όχι δεν τις συμπεριλαμβάνω στις πιθανές εκδοχές. Τους αναγνωρίζω όμως οτι είναι πολύ αστείες. Η Σελήνη έχει μόνο 3.500 χιλιόμετρα διάμετρο και μάζα 100 φορές μικρότερη απο αυτή της Γης. Για αυτό το λόγο η βαρύτητα στη Σελήνη είναι 6 φορές μικρότερη το οποίο σημαίνει, οτι θα μπορούσατε να πηδήξετε αρκετά ψηλά αν βρισκόσασταν εκεί!
Δείτε τώρα μια σύγκριση μεταξύ των μεγεθών των σωμάτων που περιγράψαμε μέχρι τώρα και αναρωτηθείτε πόσο ασήμαντοι και μικροί είμαστε όλοι εμείς μπροστά στο σύμπαν. Να τονίσουμε ότι ο Ήλιος ειναι ένα σχετικά μικρό αστέρι ενώ υπάρχουν άλλα που είναι πολύ πιο μεγάλα απο αυτόν. Η τεραστιότητα του σύμπαντος μπορεί μόνο να συγκριθεί με την δική μου...
Επιλογος
Στα δυο μαθήματα περί αστρονομίας μάθαμε πολλά πράγματα για το διάστημα και τη μικρή γειτονιά που βρίσκεται ο πλανήτης μας, όπως επίσης και λίγα πράγματα για τους νόμους που το διέπουν. Υπάρχουν πολλά ακόμα να μάθει κανείς αν θέλει, και είναι σίγουρο οτι θα εντυπωσιαστεί. Υπάρχουν πάρα πολλά ερωτήματα ακόμα να απαντηθούν απο την επιστήμη, όμως είμαστε είναι ακόμα στις αρχές της. Το ανθρώπινο είδος είναι ακόμα πολύ πρόσφατο, όμως σιγά σιγά θα την βρούμε την άκρη. Εδώ θα ήθελα να προτείνω μια βόλτα και απο το πλανητάριο της Αθήνας, που αποτελεί μια ιδιαιτέρως όμορφη και επιμορφωτική εμπειρία. Για όσους έχουν κωλόπαιδα δε είναι must! Για το πλανητάριο θα βρείτε πληροφορίες εδώ.
Έτσι κλείνει η θεματική αυτή ενότητα. Καλό διάβασμα καλά μου παιδιά. Παραμένω στη διάθεσή σας για απορίες και ερωτήσεις.
Γιατί όλα κινούνται γύρω-γύρω;;
Μια από τις πιο απλές και συνάμα πιο λογικές ερωτήσεις που μπορεί να σκεφτεί κανείς όταν αρχίσει να πρωτο-ασχολείται με το σύμπαν, είναι : "γιατί δεν τα έμαθα εγώ αυτά στο σχολείο, ενώ αντίθετα μάθαινα ένα σωρό άλλες μαλακίες (οπωςθρησκευτικάγκουχγκουχ);". Πολύ καλή ερώτηση, άλλα μια καλύτερη και πιο σχετική είναι: "Γιατί άραγε οι πλανήτες κόβουν κύκλους γύρω από τον Ήλιο και δεν φεύγουν μακριά; Και αφού η Γη είναι σφαιρική, γιατί αυτοί που είναι από κάτω δεν πέφτουν στο διάστημα;". Για να δώσουμε απάντηση, χρειάζεται πρώτα να συζητήσουμε για έναν πολύ σημαντικό νόμο, που κυριαρχεί σε όλο το σύμπαν και αυτός είναι ο "νόμος της παγκόσμιας έλξης". Να τονίσω ότι δεν αναφέρομαι μόνο στην έλξη που νιώθουν όλες οι γκόμενες για μένα παγκοσμίως, αλλά και στην βαρυτική έλξη μεταξύ δυο οποιωνδήποτε σωμάτων. Η ιστορία της βαρύτητας λοιπόν πάει περίπου ως εξής: Στη μακρινή χώρα των χλεχλέδων, την Αγγλία, πριν τετρακόσια χρόνια περίπου έζησε ένας μεγάλος επιστήμονας, ο Ισαάκ Νεύτων. Καθόταν στον κήπο του και έπινε αυτό το χλεχλεδορόφημα, το τσάι (μπλιαχ!), όταν είδε απέναντι του ένα μήλο να πέφτει από μια μηλιά. Σηκώθηκε και πήγε να το φάει, αλλά λίγο πριν φτάσει ύψωσε το ένα φρύδι γεμάτος περιέργεια και αναρωτήθηκε, γιατί άραγε τα μήλα πέφτουν πάντα κάθετα στο έδαφος; Γιατί δεν πέφτουν ποτέ πλάγια ή προς τα πάνω; Γιατί όλα φαίνονται να πέφτουν προς το κέντρο της Γης; Αναλύοντας την σκέψη του, διατύπωσε τον νόμο της παγκόσμιας έλξης και ταυτόχρονα βρήκε τους μαθηματικούς τύπους που την εκφράζουν. Ο νόμος αυτός λέει ότι:
1) Κάθε σώμα ασκεί δύναμη -που τη λέμε βαρύτητα και είναι πάντα ελκτική- προς οποιοδήποτε άλλο σώμα, και αντίστοιχα δέχεται μια έλξη από αυτό.
2) Η βαρύτητα είναι ανάλογη της μάζας των σωμάτων (όσο μεγαλύτερα τα σώματα τόσο μεγαλύτερο το τράβηγμα).
3) Η δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης των σωμάτων (όσο πιο μακριά, τόσο πιο μικρή η έλξη).
Μετά που εμφανίστηκα εγώ στο κόσμο, η θεωρία έπρεπε να εμπλουτιστεί για να συμπεριλάβει και μένα και έτσι έγιναν οι εξής προσθήκες:
4) Κάθε γκόμενα που αντικρίζει τον Άλζα, δέχεται μια ασυγκράτητη ελκτική δύναμη προς αυτόν.
5) Αν η γκόμενα είναι πατσαβούρα, ο Άλζα αναπτύσσει μια απωθητική δύναμη ίση και μεγαλύτερη από την έλξη που δέχεται το εν λόγω τρολλ.
6) Αν όμως το γκομενάκι τα σκάει, τότε ο Άλζα αναπτύσσει ίση ελκτική δύναμη και τα δυο σώματα ενώνονται και έτσι ο Άλζα δημιουργεί τις μαύρες τρύπες...
Ας συνεχίσουμε όμως με την αρχική μορφή του νόμου, που αφορά μόνο την βαρύτητα. Κάντε ένα πολύ απλό πείραμα μόνοι σας (ή και με φίλους σας για να γελάσετε). Πάρτε ένα κορδόνι μήκους ενός μέτρου και δέστε στην άκρη του ένα μικρό μπαλάκι. Τώρα κρατώντας την άλλη άκρη του κορδονιού, αρχίστε να περιστρέφεστε γύρω από τον εαυτό σας με σταθερή ταχύτητα. Μέχρι να σωριαστείτε κάτω σαν τα σακιά, τι κίνηση κάνει το μπαλάκι; Κόβει βόλτες γύρω από σας. Και γιατί δεν φεύγει; Γιατί το κορδόνι του ασκεί μια σταθερή δύναμη προς τα εσάς και το συγκρατεί σε σταθερή τροχιά γύρω σας. Υπάρχουν και άλλες δυνάμεις που σύμφωνα με την Νευτώνεια μηχανική ασκούνται στο σύστημα αλλά τις παραβλέπουμε για χάρη απλότητας. Βάλτε τώρα στη θέση σας τον Ήλιο, στη θέση του μπαλακίου την Γη. Το κορδόνι που συγκρατεί τη Γη γύρω από τον Ήλιο είναι η βαρύτητα. Με τον ίδιο τρόπο η Γη συγκρατεί την Σελήνη γύρω από αυτή. Η βαρύτητα είναι επίσης αυτή που μας κρατά καθηλωμένους πάνω στην επιφάνεια και δεν μπορούμε να πετάμε ελεύθεροι στην ατμόσφαιρα. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η βαρύτητα σύμφωνα με τον Νεύτωνα.
Μια πολύ πιο εξελιγμένη εξήγηση της βαρύτητας έδωσε στις αρχές του 20ού αιώνα ο προπρο-πάπους μου από την πλευρά του πατέρα μου, ο θείος Αλβέρτος. Μέχρι τότε η επιστήμη θεωρούσε τις τρεις διαστάσεις του χώρου και τον χρόνο ανεξάρτητα. Ο Αϊνστάιν διατύπωσε την γενική θεωρία της σχετικότητας, ενοποιώντας τον χώρο και τον χρόνο σε ένα τετραδιάστατο σύστημα, τον γνωστό σε όλους μας χωροχρόνο. Η βαρύτητα λοιπόν κατά τον παππούλη μου ήταν η καμπύλωση που προκαλεί ένα σώμα με μάζα στο χωροχρόνο. Κάθε σώμα που βρίσκεται δίπλα σε αυτήν την καμπύλωση, αναπτύσσει μια κυκλική επιτάχυνση, με τον ίδιο τρόπο που η δίνη στο καζανάκι κάνει τα κακάκια μας να κινούνται κυκλικά γύρω από αυτή, πριν βυθιστούν στο βούρκο με όλα τα άλλα σκατά. Μάλιστα σε συνθήκες πολύ μεγάλης βαρύτητας, ο χωροχρόνος καμπυλώνεται τόσο πολύ, που ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από τη δίνη. Αυτές οι περιπτώσεις είναι οι γνωστές στους αστρονόμους ως "Μαύρες Τρύπες" (όχι αυτές που προκαλώ εγώ). Παρεμπιπτόντως, η θεωρία του Αϊνστάιν παραμένει μια θεωρία, η οποία έχει όμως επαληθευτεί χιλιάδες φορές από διάφορα επιστημονικά πειράματα και μετρήσεις. Για να προλάβω κάποιους επιτήδειους, που παίζει να μας τα κάνουν Ζέπελιν, όπως στο προηγούμενο μάθημα να πω ότι: ΟΧΙ! Εγώ δεν την έχω αποδείξει, γιατί ξέχασα τον επιταχυντή σωματιδίων μου στο άλλο παντελόνι που έβαλα για πλύσιμο και χάλασε...
Όλα γύρω του γυρίζουν μέεεερες, νύυυυχτες, μήηηηνες χρόοοοονια!!!
Η Γη λοιπόν ολοκληρώνει μια γύρα γύρω από τον Ήλιο μέσα σε ένα χρόνο ή δώδεκα (12) μήνες. Αντίστοιχα η Γη κάνει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τον άξονά της σε εικοσιτέσσερις (24) ώρες.
Όπως η Γη λοιπόν γυρίζει γύρω από τον Ήλιο, ταυτόχρονα περιστρέφεται και γύρω απο τον εαυτό της. Η περιστροφή αυτή προκαλεί το φαινόμενο της ημέρας και της νύχτας. Για να καταλάβετε πως λειτουργεί πρακτικά αυτό, πάρτε ένα φακό και αφήστε τον πάνω σε ένα τραπέζι με όλα τα άλλα φώτα κλειστά. Τώρα καθίστε γυμνός/γυμνή σε κάποια απόσταση απο το φακό. Προσοχή με ρούχα δεν δουλεύει το πείραμα! Αρχίστε να περιστρέφεστε αργά γύρω από τον εαυτό σας. Η πηγή του φωτός είναι πάντα από μια συγκεκριμένη πλευρά, έτσι λόγω της περιστροφής σας, ενώ αρχικά για παράδειγμα φωτιζόταν το πρόσωπό σας, μετά από λίγο θα φωτίζεται το πλευρό σας και λίγο πιο μετά η πλάτη σας. Κινείστε ακριβώς όπως η Γη. Έτσι όταν στον κώλο σας έχει μέρα, τα καραμπαλίκια σας/βυζάκια σας, έχουν νύχτα και αντίστροφα.
Ωραία όλα αυτά θα μας πει κάποιος, αλλά έτσι όπως περιστρέφομαι εγώ, η διάρκεια της μέρας για το πουλί μου παραμένει σταθερή όσους κύκλους και αν κάνω, ενώ η διάρκεια της γήινης μέρας αλλάζει μέσα στο χρόνο (πχ το καλοκαίρι είναι μεγαλύτερη), πως συμβαίνει αυτό; Πολύ καλή ερώτηση για όποιον την σκέφτηκε, κερδίζει την αγάπη μου και ένα γλειφιτζούρι φράουλα-βερίκοκο. Ο λόγος που συμβαίνει αυτό, είναι οτι ο άξονας περιστροφής της Γης δεν είναι κάθετος στο επίπεδο της τροχιάς της ως προς τον Ήλιο. Αυτό σημαίνει ότι όπως περιστρέφεται γύρω απο τον Ήλιο, έρχεται μια περίοδος, όπου το βόρειο ημισφαίριο είναι πιο κοντά στον Ήλιο απο ότι το νότιο, για αυτό και εκεί τότε έχουν καλοκαίρι και πίνουν κοκτέιλς στις παραλίες και χορεύουν και κάνουν μπάνιο και ταξίδια και διασκεδάζουν και περνάνε καλά, ενώ στο νότιο έχουν χειμώνα και βαριούνται και δαγκώνουν το καυλί τους από το ψωλόκρυο. Όπως όμως συνεχίζεται το ταξίδι της Γης έρχεται η περίοδος, που το νότιο ημισφαίριο της Γης είναι πιο κοντά στον Ήλιο και τότε γλεντάνε αυτοί , ενώ εμείς το δαγκώνουμε. Αυτή η μικρή κλίση του άξονα περιστροφής της Γης είναι λοιπόν που προκαλεί τις εποχές και φαίνεται στο σχήμα παρακάτω:
Ήλιος
Ο Ήλιος απέχει περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη. Έχει διάμετρο περίπου 1,5 εκατομμύριο χιλιόμετρα (100 φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης). Ο όγκος του είναι 1,3 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερος από αυτόν της Γης!!! Η μάζα του είναι επίσης 300 χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από την δική μας για αυτό και βαρύτητα είναι πολύ πιο ισχυρή στην επιφάνεια του Ήλιου.
Η θερμοκρασία πάνω στην επιφάνεια του είναι περίπου 5.000 °C ενώ στο στέμμα, δηλαδή στην περιοχή λίγο πάνω απο την επιφάνειά, είναι 5.000.000 °C (πέντε εκατομμύρια...) Μιλάμε για πολύ ζέστη όχι μαλακίες...
Ο ήλιος παράγει τόση ενέργεια, μέσω τον πυρηνικών αντιδράσεων που γίνονται στον πυρήνα του και εκλύουν τεράστια ποσά θερμότητας και ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία του Ήλιου είναι ιδιαιτέρως φονική και εξαπλώνεται από αυτόν προς όλο το ηλιακό σύστημα μέσω του ηλιακού ανέμου, για αυτό και οι κοντινοί σε αυτών πλανήτες είναι ακατάλληλοι για αποίκηση. Όχι ότι η ακτινοβολία αυτή δεν φτάνει στη Γη, όμως ο πλανήτης μας είναι εξοπλισμένος με άμυνες που θα δούμε παρακάτω και γλιτώνει ένα πολύ μεγάλο μέρος από το μεγάλο αυτό κακό.
Η παραγωγή αυτή θερμότητας και ακτινοβολίας δεν θα κρατήσει για πάντα. Όλα τα αστέρια έχουν αρχή και τέλος. Η ηλικία του Ήλιου έχει υπολογιστεί γύρω στα 4.5 δισεκατομμύρια χρόνια. Σε άλλα τόσα, ο Ήλιος θα κάνει κρα για υδρογόνο (Η) , το οποίο και είναι το πυρηνικό του καύσιμο, αλλά υδρογόνο γιοκ! Τότε ο Ήλιος θα φουσκώσει και θα γίνει ένας τεράστιος κόκκινος γίγαντας, με τον ίδιο τρόπο που φουσκώνει ένα κεικ στο φούρνο ή τα ευαίσθητα όργανά μου μου όταν ακούω μαλακίες. Εικάζεται οτι το φούσκωμά του θα είναι τέτοιο, που θα φτάσει και τη Γη.
Μετά απο αυτό ο Ηλιος θα αρχίσει πάλι να συρρικνώνεται και τελικά θα σβήσει και θα μετατραπεί σε ένα νεκρό βράχο. Μέχρι τότε εμείς θα έχουμε πεθάνει φρικτά και βασανιστικά, αλλά δε γαμιέται...
Γη
Η Γη μας έχει διάμετρο περίπου 12.000 χιλιόμετρα. Η περίμετρος της στον ισημερινό είναι 40.000 χιλιόμετρα. Η ταχύτητα διαφυγής από τη Γη, δηλαδή η ταχύτητα που χρειάζεται να αναπτύξει ένα διαστημόπλοιο για να νικήσει τη βαρύτητα και να φύγει από το Γη, είναι 11 km/δευτερόλεπτο. Αντίστοιχα στον Ήλιο είναι 627 km/δευτερόλεπτο και στη μικρούλα Σελήνη 2 km/δευτερόλεπτο. Η Γη έχει έναν φυσικό δορυφόρο, την Σελήνη και περίπου ένα δεκαχίλιαρο τεχνητούς. Η θερμοκρασία της στην επιφάνεια κυμαίνεται από -89.2 °C ως 57.8 °C.
Την δομή της Γης θα την μελετήσουμε καλύτερα όταν κάνουμε γεωλογία, αλλά προς το παρόν ας πούμε οτι ο πυρήνας της αποτελείται από στοιχεία τέτοια ώστε σε συνδυασμό με την περιστροφή και τις συνθήκες που υπάρχουν στο κέντρο, δημιουργούν το 'μαγνητικό πεδίο της Γης'. Αυτό το μαγνητικό πεδίο λειτουργει και ως 'ασπίδα' απέναντι στον ηλιακό άνεμο. Φανταστείτε το μαγνητικό πεδίο της Γης ως μια τεράστια αόρατη καπότα, που καλύπτει και προστατεύει τον πλανήτη μας απο την κακή ακτινοβολία. Το μαγνητικό πεδίο είναι ορατό κατα το φαινόμενο, που είναι γνωστό και ως 'Βόρειο Σελας'. Ένα απο τα πιο όμορφα φαινόμενα της φύσης -μετά απο μένα πάντα- είναι το σέλας, το οποιό προκαλείται απο το μαγνητικό πεδίο της Γης που εκτρέπει τα φορτισμένα σωματίδια που έρχονται απο τον Ήλιο, ενώ ταυτόχρονα διεγείρονται τα σωματίδια της ατμόσφαιρας μας, με αποτέλεσμα αυτά να εκπέμπουν φως σε διάφορα φαντασμαγορικά χρώματα.
Άλλο όπλο της Γης είναι η ατμόσφαιρά της, η οποία τελικά φιλτράρει μέρος της ακτινοβολίας αυτής προστατευοντάς μας ακόμα περισσότερο. Και όχι μόνο αυτό, αλλά μας προφυλλάσει απο τις συνεχόμενες βροχές μετεωριτών. Όπως είπαμε και στο προηγούμενο μάθημα οι μετεωρίτες είναι βράχοι που έρχονται απο την ζώνη αστεροειδών με κατεύθυνση προς τον ΄Ηλιο. Κάποιοι απο αυτούς κοπανάνε στον Άρη, κάποιοι κοπανάνε στη Σελήνη (εξού και οι γεμάτη κρατήρες επιφάνειά της) κάποιοι άλλοι όμως παγιδεύονται απο την βαρύτητα της Γης και πεφτουν σε αυτήν. Ευτυχώς η ατμόσφαιρα μας προφυλάσσει ξανά, καίγοντας μέσω τριβής όλα όσα πέφτουν με μεγάλη ταχύτητα σε αυτήν, αφήνοντας ένα λαμπερό ίχνος πίσω τους, το οποίο φαίνεται έντονα στον σκοτεινό ουρανό. Πρόσφατα ένας μεγάλος έπεσε στη Ρωσία και τα βίντεο είναι τόσο εντυπωσιακά, όσο και τρομακτικά.(βίντεο).
Έτσι εξηγήσαμε άλλο ένα όμορφο φαινόμενο, που βλέπουμε εύκολα κιόλας το καλοκαίρι χαζεύοντας τα αστέρια το βράδυ. Όταν λοιπόν σας πει κάποιος/κάποια "κοίτα έπεσε ένα αστέρι, κάνε μια ευχή!" μπορείτε πλέον άνετα να του/της ρίξετε μια μούντζα και να πείτε με σοβαρότητα και στόμφο: "μην είσαι αγαθός/αγαθή και ηλίθιος/ηλίθια, δεν είναι αστέρι αυτό, είναι ένας βράχος, που απλά εξαχνώνεται πέφτοντας στην γήινη ατμόσφαιρα και άρα δεν μπορεί να σου εκπληρώσει καμια ευχή....τούβλο!". Μπορεί να μη γαμήσετε ποτέ, αλλά τουλάχιστον λέτε την αλήθεια.
Σελήνη
Το μικρό μας Φεγγαράκι είναι ο δορυφόρος της Γης ή αλλιώς ο αέναος διαστημικός παρτενέρ της, όπως πολύ ποιητικά περιέγραψα στην αρχή του κειμένου. Για την προέλευση της Σελήνης υπάρχουν πολλές θεωρίες, με την επικρατέστερη να είναι οτι η αποτελεί κομμάτι της Γης που αποσπάστηκε απο αυτήν μετά απο σύγκρουσή της με κάποιο μεγάλο διαστημικό σώμα (πιθανώς κάποιο πλανήτη) στην αρχή ακόμα της δημιουργίας του ηλιακού συστήματος. Και πάλι, για να μην έχουμε διάφορους ντιγκιντάγκες να μας ζαλίσουν τα ούμπαλα, τονίζω οτι πρόκειται για θεωρία, δεν είναι η απόλυτη αλήθεια ,απλά τα στοιχεία που έχουμε (όχι εγώ προσωπικά στο σπίτι μου, αλλά η επιστήμη στα εκατοντάδες ερευνητικά κέντρα ανα τον κόσμο) τείνουν να την θεωρούν επικρατέστερη απο τις άλλες θεωρίες. Μια παρένθεση εδώ: οι θεωρίες κατά τις οποίες η Σελήνη είναι διαστημόπλοιο που μας παρακολουθεί, έχουν πολλή πλάκα, αλλά όχι δεν τις συμπεριλαμβάνω στις πιθανές εκδοχές. Τους αναγνωρίζω όμως οτι είναι πολύ αστείες. Η Σελήνη έχει μόνο 3.500 χιλιόμετρα διάμετρο και μάζα 100 φορές μικρότερη απο αυτή της Γης. Για αυτό το λόγο η βαρύτητα στη Σελήνη είναι 6 φορές μικρότερη το οποίο σημαίνει, οτι θα μπορούσατε να πηδήξετε αρκετά ψηλά αν βρισκόσασταν εκεί!
Δείτε τώρα μια σύγκριση μεταξύ των μεγεθών των σωμάτων που περιγράψαμε μέχρι τώρα και αναρωτηθείτε πόσο ασήμαντοι και μικροί είμαστε όλοι εμείς μπροστά στο σύμπαν. Να τονίσουμε ότι ο Ήλιος ειναι ένα σχετικά μικρό αστέρι ενώ υπάρχουν άλλα που είναι πολύ πιο μεγάλα απο αυτόν. Η τεραστιότητα του σύμπαντος μπορεί μόνο να συγκριθεί με την δική μου...
Επιλογος
Στα δυο μαθήματα περί αστρονομίας μάθαμε πολλά πράγματα για το διάστημα και τη μικρή γειτονιά που βρίσκεται ο πλανήτης μας, όπως επίσης και λίγα πράγματα για τους νόμους που το διέπουν. Υπάρχουν πολλά ακόμα να μάθει κανείς αν θέλει, και είναι σίγουρο οτι θα εντυπωσιαστεί. Υπάρχουν πάρα πολλά ερωτήματα ακόμα να απαντηθούν απο την επιστήμη, όμως είμαστε είναι ακόμα στις αρχές της. Το ανθρώπινο είδος είναι ακόμα πολύ πρόσφατο, όμως σιγά σιγά θα την βρούμε την άκρη. Εδώ θα ήθελα να προτείνω μια βόλτα και απο το πλανητάριο της Αθήνας, που αποτελεί μια ιδιαιτέρως όμορφη και επιμορφωτική εμπειρία. Για όσους έχουν κωλόπαιδα δε είναι must! Για το πλανητάριο θα βρείτε πληροφορίες εδώ.
Έτσι κλείνει η θεματική αυτή ενότητα. Καλό διάβασμα καλά μου παιδιά. Παραμένω στη διάθεσή σας για απορίες και ερωτήσεις.
