Ćirilica

Slika1.Andromedina galaksija (T. Hallas)

Šta je to astronomija?

Astronomija je najstarija prirodna nauka. Njeno ime dolazi od grčkih reči ἄστρον (sazvežđe, zvezda) i νόμος (zakon). Njena tri osnovna zadatka su: a) izučavanje prividnih i, na osnovu njih, pravih položaja i kretanja kosmičkih objekata i njihovih oblika i veličina; b) izučavanje građe kosmičkih objekata, njihovog hemijskog sastava, odgovarajućih fizičkih uslova, fizičkih i hemijskih pojava i procesa i v) izučavanje nastanka i evolucije kosmičkih objekata i sistema, kao i cele Vasione.

Astronomi ranih, drevnih civilizacija su obavljali metodična posmatranja noćnog neba pomoću drevnih astronomskih instrumenata. Ipak, pronalazak teleskopa je bio neophodan da bi se astronomija razvila u modernu nauku. Istorijski gledano, astronomija je sadržala sledeće discipline: astrometrija, nebeska mehanika, posmatračka astronomija, pravljenje kalendara, pa čak i astrologiju, ali profesionalna astronomija u današnjim vremenima se često poistovećuje sa astrofizikom. Od XX veka, delatnost profesionalne astronomije se podelila na posmatračku i teorijsku granu. Posmatračka astronomija je fokusirana na pronalaženje i analiziranje podataka, uglavnom koristeći osnovne principe fizike. Teorijska astronomija je orijentisana ka razvoju kompjuterskih ili analitičkih modela kako bi se opisali astronomski objekti i fenomeni. Ova dva polja se međusobno dopunjavaju. Sa teorijskom astronomijom koja pokušava da objasni posmatračke rezultate na jednoj strani i posmatračka koja potvrđuje teorijske rezultate.

Amaterska astronomija je dala veliki doprinos važnim astronomskim otkrićima, i astronomija je jedna od par nauka gde amateri mogu da igraju važnu ulogu, naročito u otkrivanju i posmatranju trenutnih fenomena.

Stare, tj. antičke civilizacije ne treba mešati sa astrolozima, sistem verovanja koji tvrdi da su ljudski postupci povezani sa pozicijama nebeskih tela. Iako ova dva polja dele zajedničko poreklo i deo svojih metoda (uglavnom korišćenje efemerida), oni se razlikuju.

2. Upotreba izraza „astronomija" i „astrofizika"

Generalno gledano, oba termina i astronomija i astrofizika mogu se upotrebiti za istu stvar. Na osnovu striktnih definicija iz rečnika, „astronomija" se odnosi na „analizu objekata i materije izvan zemljine atmosfere i njihovih fizičkih i hemijskih karakteristika". „Astrofizika" se odnosi na granu astronomije koja se bavi „ponašanjem, fizičkim karakteristikama, i dinamičnim procesima nebeskih objekata i fenomena." Ipak pošto je veći deo modernih astronomskih istraživanja vezano za objekte koji imaju dodir sa fizikom, moderna astronomija bi se mogla zvati i astrofizika. Jedan od vodećih naučnih časopisa u ovoj oblasti je Astronomy & Astrophysics.

3. Istorija razvoja astronomije

Slika 2. Nikola Kopernik (E. Lessing/Art Resource, NY)

Počeci astronomije javljaju se još u praskozorje čovečanstva. Tad je astronomija obuhvatala samo posmatranje i predviđanje kretanja tela vidljivih golim okom. Na nekim lokacijama, kao što je Stounhendž u Engleskoj, rane kulture su napravile masivne artefakte koji su bili kulturno središte i astronomska opservatorija, u ovom slučaju više od 4000 godina. Ova posmatranja su se koristila za utvrđivanje godišnjih doba, važnih za znanje kad treba zasaditi letinu, kao i u razumevanju dužine trajanja godine.

Pre nego što je teleskop pronađen, pručavanje zvezda moralo je da se obavlja samo sa visokih pozicija, uglavnom visoke zgrade, drveće i zemljišta koristeći se samo golim okom.

U svim civilizacijama pre Grčke, u Mesopotamiji, Kini, Egiptu i pretkolumbijskoj Americi, astronomija se razvijala prikupljanjem posmatračkog materijala. Pravila su izvodili na osnovu proverenih činjenica, ali bez teorijskog modela, tako da im je suština pojave ostajala nepoznata. Zato je tačnost rezultata zavisila od dužine trajanja civilizacije.

U Mesopotamiji i Kini astronomija se javlja oko 3000. godine pre n.e. Kinezi su umeli da predskazuju pomračenje Sunca i Meseca, a vreme su merili sunčanim satovima. Podela godine na dvanaest meseci i gotovo svi nazivi sazvežđa Zodijaka potiču od stanovnika Mesopotamije. Egipćani su veliku pažnju posvetili određivanju trajanja godine. Od njih nam je ostala prestupna godina. I civilizacije pretkolumbijske Amerike, koje su se razvijale oko 500. godine pre n.e. do oko 1500. godine, imale su veoma precizne podatke o kretanjima nebeskih tela i o trajanju godine.

U odnosu na druge civilizacije starog sveta, Grci su u astronomiju uneli preokret uvođenjem teorije, logičkih postupaka i misaonih eksperimenata, kao sastavnih delova istraživanja suštine posmatranih pojava. Tako već u III veku pre n.e. Aristrah obrazlaže i ostala nebeska tela. Najveći grčki astronom Hiparh izradio je posle sistematskog posmatranja nebeskih tela i svestrane matematičke analize, prvi katalog zvezda, koje je na osnovu sjaja razvrstao u šest grupa. Otkrio je precesiju, sporo konusno kretanje Zemljine ose. Klaudije Ptolomej objavljuje čuveni Almagest (Veliki zbornik ili Velika sinteza), u kome matematički izlaže geocentrični sistem sveta i daje sintezu grčke astronomije.

Od IX do XII veka centar astronomije seli se u arapski svet, koji je prevođenjem dela grčkih naučnika sačuvao nasleđe antike. U XII i XIII veku Evropljani prevode dela grčkih naučnika sa arapskog na latinski.

Preporod astronomije dešava se za vreme renesanse. Nikola Kopernik predložio je heliocentrični model solarnog sistema. Njegov rad bio je branjen, proširen i ispravljen od strane Galileja i Keplera. Galilej je pronašao teleskop (1609. godine) i njime proširio posmatranja.

Kepler je prvi otkrio sistem koji tačno i precizno opisuje kretanja planeta sa Suncem u centru. Ipak, Kepler nije uspeo da formuliše teoriju koja potkrepljuje njegove zakone kretanja. To je preostalo Njutnu da uradi. Pronalaskom nebeske dinamike i njegovog zakona gravitacije konačno su objašnjena kretanja planeta. Njutn je takođe konstruisao i teleskop - reflektor.

Dalja otkrića su omogućila paralelni razvoj u veličini i kvalitetu teleskopa. Nastajali su sve veći i veći zvezdani katalozi. Astronom Viliam Heršel je napravio detaljni katalog maglina i klastera, i 1781. godine otkrio je planetu Uran, prva novootkrivena planeta od antičkih vremena. Razdaljina zvezda je prvi put objavljena 1838. godine kad je izmerena paralaksa 61 Cygni od strane Fridriha Bezela.

Za vreme XIX veka, pažnja prema problemu tri tela je odvela Euler, Klaruta i D. Alembert ka preciznijim predviđanjima kretanja Meseca i planeta. Ovo istraživanje je dalje usavršeno od strane Lagranža i Laplasa, dozvoljavajući masama planeta i meseca (satelita) da budu utvrđeni iz njihovih perturbacija.

Značajan napredak u astronomiji je došao otprilike sa upoznavanjem nove tehnologije, uključujući tu i spektroskop i fotografiju. Fraunhofer je otkrio oko 600 linija u Sunčevom spektru oko 1814 - 15, koje je 1859. godine Kirhof pripisao postojanju različitih hemijskih elemenata. Za zvezde je dokazano da su slične našem Suncu, ali sa širim opsegom temperatura, masa i veličina

Slika 3. Galileo Galilej (1564 - 1642) (Art Resource, NY)

Postojanje galaksije u kojoj se nalazimo, Mlečni put, kao posebne grupe zvezda, dokazano je u XX veku, zajedno sa postojanjem „spoljnih" galaksija, i ubrzo nakon toga, širenje svemira, uočeno zahvaljujući udaljavanju drugih galaksija od nas. Moderna astronomija je takođe otkrila veliki broj čudnih objekata kao što su kvazari, pulsari, blazari i radio galaksije, i koristila je ova otkrića da razvije fizičke teorije kojima opisuje crne rupe i neutronske zvezde. Fizička kosmologija je znatno napredovala za vreme XX veka, sa modelom Velikog praska znatno podržanog dokazima iz fizike i astronomije, kao što su kosmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje, Hablov zakon i izobilje kosmoloških elemenata.

U Srbiji astronomska nauka počinje da se razvija u XVIII veku. Tako Jovan Rajić (1726-1801) piše udžbenik iz astronomije 1762. godine. Đorđe Stanojević (1858-1921) objavljuje naučne radove o Suncu u časopisu Francuske akademije nauka u drugoj polovini XIX vekam, a Milan Nedeljković (1857-1950) osniva 1887. godine Astronomsku opservatoriju u Beogradu. Veoma značajan doprinos astronomiji ostavio je Milutin Milanković (1879-1958), koji je objasnio zašto i kako nastaju ledena doba. Njegovo ime nose jedan krater na Mesecu, jedan krater na Marsu i jedan asteroid.

Kao što je već navedeno astronomija se grana na dve velike grane, to su teorijska i posmatračka astronomija. Takođe postoje i podpolja u samoj nauci koja se odnose na istraživanja specifičnih astronomskih objekta. U daljem tekstu biće više reči o ovim granama astronomije.

4. Posmatračka astronomija

U astronomiji, informacija se uglavnom dobija detekcijom i analizom vidljivog svetla ili drugih regiona elektromagnentog zračenja. Posmatračka astronomija može da se podeli prema posmatranim delovima elektromagnetnog spektra. Neki delovi spektra mogu da se posmatraju sa Zemljine površine, dok drugi delovi mogu da se posmatraju samo ili sa velikih visina ili iz svemira. Tako da se ona deli na:

1. Radio astronomiju
2. Astronomija infracrvenog zrčačenja
3. Optičku astronomiju
4. Astronomija ultravioletnog zračenja
5. Astronomija H zraka
6. Astronomija gama zraka

4.1. Radio astronomija

Slika 4. Radio teleskop (NRAO)

Radio astronomija proučava zračenje čija talasna dužina je veća od približno jednog milimetra. Radio astronomija se razlikuje od većine drugih formi posmatračke astronomije po tome što se posmatrani radio talasi tretiraju kao talasi radije nego kao izolovani fotoni. Prema tome, relativno je lakše da se izmeri amplituda i faza radio talasa, nego što je slučaj sa kraćim talasnim dužinama.

Iako neki radio talasi nastaju od astronomskih objekata u formi toplotnog zračenja, većina emisija radio zračenja, koje mogu da se detektuju na Zemlji, vide se u formi sinhotronog zračenja, koji nastaje kad elektroni osciluju oko magnetnog polja. Pored toga, broj specijalnih linija proizveden od strane međuzvezdanog gasa, posebno vodonikova specijalna linija na 21 cm, mogu se posmatrati na radio talasnoj dužini.
Mnoštvo objekata je moguće posmatrati na radio talasnoj dužini, uključujući supernove, međuzvezdani gas, pulsare i aktivne galaktičke nukleuse.

4.2. Astronomija infracrvenog zračenja

Astronomija infracrvenog zračenja se bavi detekcijom i analizom infracrvenog zračenja. Osim na talasnim dužinama blizu vidljive svetlosti, infracrveno zračenje se teško apsorbuje od strane atmosfere, i atmosfera proizvodi znatan deo infracrvene emisije. Stoga, posmatranje u infracrvenom delu spektra mora biti obavljeno na visokim i suvim mestima na Zemlji ili u svemiru. Infracrveni spektar je koristan za proučavanje objekata koji su suviše hladni da bi zračili vidljivom svetlošću, kao što su planete i cirkumzvezdani diskovi. Duža infracrvena talasna dužina može probiti oblake prašine koji blokiraju vidljivo svetlo, što omogućava posmatranje mladih zvezda u molekularnim oblacima i jezgru galaksija. Neki molekularni oblaci zrače jako u infracrvenom delu, i ovo se može koristiti za proučavanje hemije u svemiru, kao i za detekciju vode u kometama.

4.3. Optička astronomija

Slika 5. Mauna Kea Opservatorija (R. Wainscoat; R. Underwood/ W. M. Keck Observatory)

Istorijski, optička astronomija, takođe zvana astronomija vidljive svetlosti, je najstarija forma astronomije. Optičke slike su originalno crtane rukom. U kasnom XIX i većem delu XX veka, slike su pravljene pomoću fotografske opreme. Moderne slike su napravljene korišćenjem digitalnih detektora, posebno CCD detekrotima. Iako vidljiva svetlost se pruža od približno 4000 Å do 7000 Å (400 nm do 700 nm), ista oprema korišćena na ovim talasnim dužinama se takođe koristi da se posmatraju objekti koji zrače u blizini ultravioletnog i infracrvenog dela spektra.

4.4. Astronomija ultravioletnog zračenja

Astronomija ultravioletnog zračenja se generalno odnosi na posmatranja u ultravioletnom delu spektra približno između 100 Å i 3200 Å (10 nm do 320 nm). Svetlost na ovim talasnim dužinama je apsorbovana od strane Zemljine atmosfere, pa posmatranja na ovim talasnim dužinama moraju da se obave u gornjem delu atmosfere ili iz svemira. Ultravioletna astronomija najviše odgovara za proučavanje toplotnog zračenja i spektralnih emisionih linija vrućih plavih zvezda (OB zvezda) koje su veoma sjajne u ovoj talasnoj dužini. Ovo uključuje plave zvezde u drugim glaksijama, koje su bile mete nekoliko ultravioletnih snimanja. Drugi objekti obično posmatrani u ultravioletnom delu spektra su planetarne magline, ostaci supernovih i aktivni galaktički nukleusi. Ipak, ultravioletna svetlost se lako apsorbuje od strane međuzvezdane prašine, i merenja ultravioletnog svetla objekta koji zrači moraju biti korigovana.

4.5. Astronomija H zraka

Astronomija H zraka se bavi proučavanjem astronomskih objekata na H talasnoj dužini. Tipično, objekat emituje H zračenje kao sinhrotronu emisiju (nastaje oscilacijom elektrona oko linija magnetnog polja), toplotno zračenje od retkih gasova koji su iznad 107 kelvina, i toplotno zračenje iz gustih gasova (zvano zračenje crnog tela) koji je na iznad 107 kelvina temperature. Pošto se H zraci apsorbuju od strane Zemljine atmosfere, sva H posmatranja moraju da se obave sa visokih delova atmosfere u balonu, raketi ili svemirskom brodu. Izvori zračenja mogu biti binanrni sistemi zvezda, pulsari, ostaci supernovih, eklipsne galaksije, skupovi galaksija i aktivni galaktički nukleusi.

4.6. Astronomija gama zraka

Astronomija gama zraka se bavi proučavanjem objekata koji zrače na najkraćim talasnim dužinama elektromagnetnog spektra. Gama zraci mogu se posmatrati direktno pomoću satelita kao što je Kompton Observatorija gama zraka ili pomoću specijalizovanih teleskopa zvanih atmosferski Čerenkov teleskopi. Čerenkovi teleskopi ustvari ne detektuju gama zrake direktno ali umesto toga detektuje bleskove vidljive svetlosti koja nastaje kada su gama zraci apsorbovani od strane Zemljine atmosfere.

Većina objekata koji emituje gama zrake su ustvari eksplozije gama zraka, objekti koji emituju zračenje samo par milisekundi do hiljadu sekundi pre nestanka. Samo 10% izvora su neprolazni izvori. Ovi stabilni izvori uključuju pulsare, neutronske zvezde i objekte kandidate za crne rupe kao što su aktivni galaktički nukleusi.

4.7. Polja posmatračke astronomije koja nisu
bazirana na elektromagnetnom spektru

Osim elektromagnetnog zračenja, par stvari se može posmatrati sa Zemlje koji se nalazi na velikim udaljenostima. Ta polja posmatračke astronomije su:

1. Astronomija neutrina
2. Astronomija kosmičkih zraka
3. Astronomija gravitacionih talasa
4. Planetarna astronomija (letačke misije u svemir)

U astronomiji neutrina astronomi koriste specijalna podzemna postrojenja kao što su SAGE, GALLEX i Kamioka II/III za detekciju neutrina. Ovi neutrini potiču primarno sa Sunca ali i sa supernovih.

Kosmički zraci sastoje se iz čestica velike energije koji se mogu videti kada pogode Zemljinu atmosferu. Budući detektori neutrina će takođe biti osetljivi na neutrine nastale kada kosmički zraci pogode Zemljinu atmosferu.

Par observatorija gravitacionih talasa su napravljene, kao što je LIGO (Laser Interferometer Gravitational Observatory). Važno je napomenuti da gravitacioni talasi su ektremno teški za detekciju.

Planetarna astronomija ima velike korsti od direktnmog posmatranja pomoću svemirskih letelica i misija donošenja uzoraka materijala sa planete. Ovo podrazumeva misije sa daljinskim senzorima, robotizovanim vozilima koja mogu da obave eksperimente na površini planete, sudarača koji omogućavaju daljinsku detekciju materijala unutar objekata, kao i proste povratne misije koja omogućava direktno, laboratorijsko ispitivanje.

4.8. Astrometrija i nebeska mehanika

Jedno od najstarijih oblasti u astronomiji, i u celokupnoj nauci, je merenje pozicija nebeskih tela. Istorijski gledano, poznavanje tačnih pozicija Sunca, Meseca, planeta i zvezda je oduvek bilo važno u nebeskoj navigaciji.

Pažljiva merenja pozicija planeta je dovelo do saznanja i razumevanja gravitacione perturbacije, i mogućnosti da se utvrde prošli i budući položaji planeta sa velikom preciznošću, polje poznato kao nebeska mehanika. Skora praćenja NEO objekata će nam omogućiti da predvidimo susrete i potencijalne sudare Zemlje sa tim objektima.

Merenja zvezdane paralakse obližnjih zvezda stvara osnov u razmeri kosmičkih daljina za merenje veličine svemira. Merenja paralakse obližnjih zvezda predstavlja osnov za utvrđivanje karakteristika udaljenih zvezda komparacijom veličina. Merenja radijalne brzine i pravilnog kretanja prikazuje kretanje i poziciju objekta u Mlečnom putu. Astrometrički rezultati se takođe koriste za merenje distribucije tamne materije u galaksiji.

Za vreme 1990.-ih godina, astrometrijska tehnika merenja zvezdanih kolebanja je korišćena za detekciju ekstrasolarnih planeta koje orbitiraju oko obližnjih zvezda.

5. Teorijska astronomija

Teorijska astronomija koristi širok spektar alata koji uključuje analitičke modele i kompjutersko-numeričke simulacije. Svaka od ovih modela ima svoje prednosti i mane. Analitički modeli proseca generalno su najbolji za uvid u suštinu onoga šta se dešava. Numerički modeli mogu otkriti postojanje fenomena i efekata koji na drugi način ne mogu da se vide. Teoretičari u astronomiji nastoje da stvore teorijske modele i slike iz posmatračkih rezultata ovih modela. Ovo pomaže posmatračima da traže podatke koji mogu da pobiju model ili da pomognu u odabiru između nekoliko alternativnih ili konfliktnih modela. Teoretičari takođe pokušavaju da stvore ili modifikuju modele uzimajući u proračun nove podatke. U ovom slučaju nedoslednosti, osnovna tendencija je da se pokuša sa pravljenjem minimalnih modifikacija modela kako bi odgovarao dobijenim podacima. U nekim slučajevima, velika količina nedoslednih podataka vremenom može dovesti do potpunog nipodaštavanja modela. Teme kojima se bave teoretičari u astronomiji su: zvezdana dinamika i evolucija, formiranje galaksija, strukture materije velikih razmera u svemiru, poreklo kosmičkog zračenja, generalna relativnost i fizička kosmologija,...

Tamna materija i tamna energija su trenutno vodeće teme u astronomiji. Njihovo otkriće i rasprava su nastali za vreme proučavanja galaksija.

6. Podpolja astronomije za specifične astronomske objekte

Kao i u drugim naukama i u astronomiji postoje podpolja istraživanja. Ona se odnose na specifične objekte u svemiru koji su velikom broju astronoma interesantni za proučavanje i na čijim istraživanjima su uključeni. To su:

1. Astronomija Sunca
2. Astronomija planeta
3. Astronomija zvezda
4. Astronomija galaksije (Mlečnog puta)
5. Astronomija ekstragalaksija
6. Kosmologija

6.1. Astronomija Sunca

Slika 6. Ultravioletna slika Sunca

Na udaljenosti od oko osam svetlosnih minuta (144∙106 km), nalazi se najčešće proučavana zvezda Sunce, tipična patuljasta zvezda glavnog niza zvezdane klase G2V. Sunce nije promenljiva zvezda, ali ne podleže periodičnim promenama u aktivnosti poznatim kao ciklusi sunčevih pega. To je 11-o godišnja fluktuacija u broju sunčevih pega. Sunčeve pege su regioni ispod prosečne temperature koji su povezani sa intezitetom magnetne aktivnosti.

Sunce je vremenom stabilno povećavalo svoju luminoznost, povećavalo se za 40% od vremena kad je postala zvezda glavnog niza. Sunce je takođe podvrgnuto periodičnim promenama u luminoznosti koje mogu imati značajan uticaj na Zemlju. Za Maunderov minimum, na primer, veruje se da je prouzrokovao mini ledeno doba u Srednjem veku.

Vidljiva spoljna površina Sunca se zove fotosfera. Iznad ovog sloja nalazi se tanak region poznat je kao hromosfera. Ovo je okruženo prelaznim regionima naglo povećanih temperatura, a zatim i super-zagrejanom koronom.

U centru Sunca je jezgro, masa dovoljno visoke temperature i pritiska za odigravanje nuklearne fuzije. Iznad jezgra je zona radijacije, gde plazma prevodi energiju fluksa putem zračenja. Spoljni slojevi formiraju prenosnu zonu gde gas prenosi energiju primarno preko fizičkog pomeranja gasa. Veruje se da ova prenosna zona formira magnentu aktivnost koja izaziva sunčeve pege.

Solarni vetar plazminih čestica konstantno struji iz Sunca sve dok ne dođe do heliopauze. Ovaj solarni vetar interaguje sa magnetnim omotačem Zemlje, koji kreira Van Alenov pojas zračenja, kao i polarnu svetlost gde linije zemljinog magnentog polja silaze u atmosferu.

6.2. Astronomija planeta

Slika 7. Krater na Marsu

Ova astronomska oblast ispituje sastav planeta, satelita, patuljastih planeta, kometa, asteroida i drugih tela koja orbitiraju oko Sunca, kao i ekstrasolarne planete. Solarni sistem je relativno dobro proučen, uglavnom teleskpskim posmatranjima i kasnije svemirskim letelicama. Ovo je omogućilo dobro razumevanje formiranja i evolucije planetarnog sistema, iako mnoga nova otkrića su i dalje u toku.

Solarni sistem je podeljen na unutrašnje planete, pojas asteroida i spoljašnje planete. Unutrašnje kamenite planete su Merkur, Venera, Zemlja i Mars. Spoljne planete, gasoviti giganti su Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Iza džinova nalazi se patuljasta kamenita planeta Pluton. Iza Neptuna leži Kojperov pojas, i konačno Ortov oblak, koji se proteže oko jedne svetlosne godine.

Planete su formirane iz protoplanetarnog diska koji je okruživao rano Sunce. Kroz proces koji je uključivao gravitacionu privlačnost, sudare i srašćivanje, disk je formirao grupe materije koje su, sa vremenom, postale protoplanete. Pritisak zračenja solarnog vetra je izbacio veći deo nesrasle materije, i samo one planete sa dovoljnom masom su povratile njihove atmosfere. Planete su nastavile da izbacuju preostalu materiju za vreme trajanja perioda intezivnog bombardovanja (kao dokaz tog perioda ostali su udarni krateri na Mesecu). Za vreme ovog perioda, neke od protoplaneta su se sudarile, vodeća hipoteza nastanka Meseca.

Kad planeta dostigne dovoljno veliku masu, materijali različitih gustina odvajaju se za vreme planetarne diferencijacije. Ovaj proces može formirati kameno ili metalno jezgro, okruženo spoljnom površinom. Jezgro uključuje čvrste i tečne regione, i neka planetarna jezgra proizvode sopstveno magnetno polje koje štiti njihovu atmosferu od cepanja solarnog vetra.

Planetarna ili mesečeva unutrašnja toplota nastaje od sudra koje je stvorilo telo (radioaktivni materijali). Neke planete i sateliti akumuliraju dovoljno toplote da pokrenu geološke procese kao što su vulkani i tektonski pokreti. One planete koje akumuliraju ili uspeju da povrate atmosferu mogu se takođe podvrći površinskim erozijama od strane vetra ili vode. Manja tela, bez plimskog grejanja, hlade se brže i njihove geološke aktivnosti prestaju sa izuzetkom udarnih kratera.

6.3. Astronomija zvezda

Slika 8. Planetarna maglina Mrav

Proučavanje zvezda i njihove evolucije je fundamentalno za razumevanje univerzuma. Astrofizika zvezda je utvrđena pomoću posmatranja, teorijskog saznavanja i iz kompjuterskih simulacija okruženja.
Formiranje zvezda se odigrava u gustim regionima prašine i gasa, poznatim kao ogromni molekularni oblaci. Kad su destabilizovani, fragmenti tog oblaka padaju pod uticaj gravitacije, i tako se formiraju protozvezde.

Dovoljno gusto i vruće jezgro će pokrenuti proces fuzije, i tako kreirati zvezdu sa glavnog niza.

Skoro svi teži elementi od vodonika i helijuma su kreirani unutar jezgra zvezda.

Karakteristike zvezde koja nastaje zavisi najviše od njene mase. Što je zvezda masivnija, veća je njena luminoznost, i brže se troši vodonikovo gorivo u jezgru. Vremenom, vodonikovo gorivo se u potpunosti pretvori u helijum, i zvezda počinje da se razvija. Fuzija helijuma zahteva više temperature jezgra, tako da bi zvezda mogla da raste i u veličini i u gustini. Tako nastaje crveni džin. Crveni džin živi kratak vremenski period, pre nego što se helijumsko gorivo u potpunosti potroši. Veoma masivna zvezda takođe može da prođe kroz određene faze evolucije, koje podrazumevaju fuziju težih elemenata.

Konačna sudbina zvezde zavisi od njene mase. Zvezda mase veće od oko osam Sunčevih masa postaje supernova, dok manje zvezde iz planetarnih maglina se razvijaju u bele patuljke. Ostatak supernove je gusta neutronska zvezda, ili, ako je zvezdana masa bila najmanje tri puta veća od Sunčeve, crna rupa. Bliski dvojni sistemi zvezda mogu poći kompleksnijim evolucionim putem, kao što je transfer mase na belog patuljka koji potencijalno može izazvazti supernovu. Planetarne magline i supernove su neophodne za distribuciju metala u međuzvezdano okruženje; bez njih, sve nove zvezde (i njihovi sistemi planeta) bili bi formirani samo iz vodonika i helijuma.

6.4. Astronomija galaksija

Slika 9. Galaksija Mlečni put, umetnički prikaz izgleda ploče (a) i na osnovu vizuelnog posmatranja svemira oko nas (b)

Naš solarni sistem orbitira unutar Mlečnog puta, spiralnoj galaksiji koja je član lokalne grupe galaksija. To je rotirajuća masa gasa, prašine, zvezda i drugih objekata, koje drže na okupu međusobna gravitaciona privlačenja. Pošto je Zemlja locirana u prašinastom delu kraka, postoje mnogi delovi Mlečnog puta koji su za nas nevidljivi.

U centru Mlečnog puta je jezgro, za koji se veruje da je supermasivna crna rupa. Ono je okruženo sa četiri primarna kraka koji se uvijaju od centra ka spolja. Ovo je region aktivnog formiranja zvezda koji sadrži mnogo mladih, populacije II zvezda. Disk je okružen sa sfernim haloom starih, populacije I zvezda, kao i sa relativno gustim koncentracijama zvezda poznatih kao globularna jata.

Između zvezda se nalazi međuzvezdani prostor, prostor retke materije. U najgušćem delu, molekularni oblaci i molekularni vodonik i drugi elementi formiraju regione „zvezdanih porodilišta". Ovo počinje kao nepravilna tamna maglina, koja se koncentriše i opada prilikom formiranja zgusnutih protozvezda.

Kako se pojavljuju masivne zvezde, oni se transformišu u H II region sjajnog gasa i plazme. Zvezdani vetar i ekspozija supernovih iz ovih zvezda najzad služe za širenje oblaka, često napuštajući granice jednog ili više mladih otvorenih jata zvezda. Ova jata se postepeno rasturaju i zvedze se priključuju jatu Mlečnog puta.

Proučavanje materije u Mlečnom putu i drugim galaksijama su demonstrirli da postoji više mase nego što se može izmeriti u vidljivoj materiji. Tamna materija haloa pojavljuje se kao dominantna masa, iako priroda materije diska ostaje neutvrđena.

6.5. Astronomija ekstragalaksija

Slika 10. Jato galaksija

Proučavanje objekata van naše galaksije je grana astronomije koja se interesuje za formiranje i evoluciju galaksija, njihovu morfologiju i klasifikaciju, i ispitivanje aktivnih galaksija. Ovo zadnje je važno za razumevanje velike skale struktura u kosmosu.

Većina galaksija je organizovano u jasne oblike koji omogućavaju pravljenje klasifikacione šeme. Oni su obično podeljeni na spiralne, eliptične i nepravilne galaksije.

Kao što ime kaže, eliptičke galaksije imaju oblik elipse. Zvezde se kreću duž nasumičnih orbita bez preferiranog pravca. Ove galaksije sadrže malo ili nimalo međuzvezdane prašine, par „zvezdanih porodilišta" i generalno starije zvezde. Eliptične galaksije se često nalaze u jezgru galaktičkih jata, i mogu nastati spajanjem velikih galaksija.

Spiralna galaksija je organizovana u ravan, rotirajući disk, obično sa izbočinom ili šipkom u centu i svetle krakove koji orbitiraju izvan. Krakovi su regoni „zvezdana porodilišta" gde masivne mlade zvezde prave plavu nijansu. Spiralne galaksije su tipično okružene sa haloom starijih zvezda. I Mlečni put i Andromedina galaksija su spiralnog tipa.

Nepravilne galaksije su haotične u izgledu, i nisu ni eliptične ni spiralne. Oko četvrtina svih galaksija su nepravilne, i osobenost izgleda tih galaksija možda je rezultat gravitacione interakcije.

Aktivna galaksija je formacija koja emituje značajnu količinu energije zvezda, prašine i gasa, i dobija moć iz zgusnutog dela u jezgru, obično mišljeno da je to supermasivna crna rupa koja emituje zračenje.

Radio galaksija je aktivna galaksija koja je veoma svetla u radio delu spektra, i emituje ogromnu lepezu gasa. Aktivna galaksija koja emituje zračenje visoke energije uključujući Sojfertove galaksije, kvazare i blazare. Kvazari su nasvetliji objekti poznati u svemiru.

Velike strukture u svemiru su reprezentovane od strane grupa i jata galaksija. Ova struktura je organizovana u hijerarhiju grupa, sa najvećim superjatima. Ukupna masa je formirana u nitima i zidovima, ostavljajući velike praznine između njih.

6.6. Kosmologija

Kosmologija (od grčkih reči κοσμος „svet, univerzum" i λογος „nauka") se bavi proučavanjem svemira u celini. Posmatranja objekata velike strukture u svemiru, grana poznata kao fizička kosmologija, doprinela je stvaranju znanja o formiranju i evoluciji kosmosa. Fundamentalna za modernu kosmologiju je dobro poznata teorija o velikom prasku. Koncept velikog praska vodi poreklo još od otkrića pozadinskog mikrotalasnog zračenja 1965. godine.

U pravcu ovog širenja, univerzum se podvrgao nekoliko evolucionim fazama. U veoma ranim momentima, smatra se da je univerzum doživeo veoma brzu kosmičku inflaciju, koja je homogenizovala početne uslove. Nakon toga, nukleosinteza je proizvela izobilje elemenata u ranom svemiru.

Kad su prvi atomi formirani, svemir je počeo da zrači, oslobađajući energiju danas viđenu kao pozadinsko mikrotalasno zračenje. Svemir koji se i dalje širio i ušao je u Tamno doba zbog nedostatka zvezdanih izvora energije.

Hijerarhijska struktura materije počela je da se formira od prvog minuta varijacije u gustini mase. Materija se akumulira u najgušće regione, formirajući oblake gasa i najranije zvezde. Ove masivne zvezde su izazvale reorganizacioni proces i veruje se da su stvorile mnoge teške elemente u ranom svemiru.

Gravitacione agregacije su se nagomilale u duge niti, ostavljajući praznine za sobom. Postepeno, gas i prašina su se spajale i formirale prve primitivne galaksije. Vremenom, one su uvlačile sve više i više materije, i često su bile organizovane u grupe i jata galaksija, a zatim i u super jata velikih dimenzija.

Najvažnije za strukturu univerzuma je postojanje tamne materije i tamne energije. Za njih se danas smatra da su dominantni elementi, čine 96% svemira. Zbog ovog razloga, mnogo napora se troši u pokušajima shvatanja fizike ovih elemenata.

7. Interdisciplinarnost astronomije

Astronomija koristi dostignuća drugih prirodnih nauka, ali i obogaćuje i stimuliše njihov razvoj postavljajući pred njih nove zadatke. Najveće dostignuće modernog doba, izlazak čovečanstva iz kolevke - Zemlje, nezamislivo je bez astronomskih znanja koja su pokrenula i podstakla razvoj kosmičke ere. To dovodi do sve većeg prožimanja astronomije sa drugim naukama, tako da su pored astrofizike, nastale još u XIX veku, počele da se formiraju i druge discipline, kao što su Astrobiologija, Astrohemija, Kosmička hemija, Arehoastronomija ...

Kao što je već rečeno astrofizika se formirala još u XIX veku. Zakoni fizike su univerzalni i nepromenljivi (mada im se granice primenljivosti mogu menjati). Astronomija proučava Vasionu, pojave i objekte u njoj, pri čemu se ona nalazi u stanju evolucije. U Vasioni se materija nalazi u raznovrsnim fizičkim uslovima, nezamislivim u laboratoriji, tako da je za fizičare ona svojevrsna ogromna laboratorija, u kojoj mogu da realizuju i istraže neka od nafundamentalnijih otkrića.

Arehoastronomija je nauka o antičkoj i tradicionalnoj astronomiji i njihovom kulturnom kontekstu, koristeći arheološki i antropološke dokaze.

Astroobiologija je nauka o nastanku i evoluciji bioloških sistema u svemiru, sa delimičnim naglaskom na mogućnost o postojanju vanzemaljskog života.

Nauka o hemikalijama u svemiru, uključuje i njihovo formiranje, interakcije i uništenja zove se Astrohemija. Ove substance se obično nalaze u molekularnim oblacima, iako se oni mogu naći u zvezdama niskih temperatura, braon patuljcima i planetama. Kosmička hemija je nauka o pronađenim hemikalijama u solarnom sistemu. Oba ova polja predstavljaju preklop astronomije i hemije.

8. Amaterska astronomija

Slika 11. Jedan amaterski teleskop

Astronomi amateri posmatraju mnoštvo nebeskih objekata i fenomena, ponekad sa opremom koju su sami napravili. Česti ciljevi posmatranja su Mesec, planete, zvezde, komete, meteorske rojeve, i mnoštvo udaljenih objekata kao što su zvezdana jata, galaksije i magline. Jedna grana amaterske astronomije, amaterska astrofotografija, uključuje prvnjene fotografija noćnog neba. Mnogi amateri često se specijalizuju za posmatranje pojedinih obejkata, tipova objekata, ili događaja koji ih zanimaju.

Većina amatera radi posmatranja u vidljivom delu spektra, ali mali broj njih eksperimentiše sa talasnim dužinama van vidljivog dela spektra. Ovo uključuje upotrebu infracrvenih filtera na konvencionalnim teleskopima, i takođe upotrebljavaju radio teleskope. Pionir amaterske radio astronomije bio je Karl Janski koji je počeo da posmatranebo na radio talasnoj dužini 1930.-ih godina. Astronomi amateri koriste ili ručno napavljene teleskope ili radio teleskope koji su originalno napravljeni za astronomska istraživanja ali su postali dostupni i amaterima.

Astronomi amateri nastavljaju da doprinose istraživanjima u polju astronomije. To je jedna od retkih naučnih disciplina gde amateri mogu da doprinesu razvoju nauke. Amateri mogu da povremenim merenjima redefinišu putanje pojedinih objekata. Takođe mogu da otkriju komete, posmatraju promenljive zvezde. Poboljšanja u digitalnoj tehnologiji dozvoljavaju amaterima da naprave impresivni napredak u astrofotografiji.

9. Zaključak

Astronomija je prirodna nauka koja proučava Vasionu, pojave i objekte u njoj, pri čemu se ona nalazi u stanju evolucije. Takođe je i interdisciplinarna jer koristi dostignuća drugih prirodnih nauka, ali i obogaćuje i stimuliše njihov razvoj postavljajući pred njih nove zadatke. Najbolju sliku i zaključak o tome šta je astronomija dao je Anri Poenkare rekavši:

„Astronomija je korisna zato što nas uzdiže iznad nas samoh, korisna je zato što je veličanstvena, korisna je zato što je prekrasna. Upravo ona nam pokazuje koliko je ništavan čovek telom a koliko je veliki duhom, pošto mu je um u stanju da zanemari bezmerna prostranstva, u kojima mu je telo samo jedna zanemarljiva tačka, i da uživa u njihovoj bezglasnoj harmoniji. Samo tako postajemo svesni svoje moći. I tu ni jedna cena ne može da bude dovoljno visoka jer nas to saznanje čini jačim."

Literatura

[1] M. Dimitrijević, A. Tomić, Astronomija za IV razred gimnazije, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva, Beograd, 2001.
[2] E.Chaisson, S.McMillan, Astronomy - A Beginner's Guide to the Univers, A Pearson Company
Upper Saddle River, New Jersey 07458, 2004.
[3] www.wikipedia.org

Zoran Tomić
Kruševac

student II godine na Ekonomskom fakultetu u Nišu.