Csillagászati megfigyelései

Galilei csillagászati megfigyelései

• Világképek
• A teleszkóp
• És a megfigyelések...
• A Hold felszíne
• A Jupiter négy holdja
• A Vénusz fázisai
• Napfoltok
• A Tejút
• Néhány további megfigyelés...
• Nézelődjünk távcső nélkül...

Világképek

Már az egészen korai korokban felismerték azt, hogy az égi objektumok a földi nézőpontunkhoz viszonyítva mozognak. Az égbolt, mint tér- és időbeli tájékozódási eszköz szerepet kapott a Föld minden kulúrájának fejlődésében, erre utalnak olyan építmények mint a Stonehenge, egyiptomi piramisok, Nazca-vonalak, stb.A legelső kultúrákban is megfigyeltek "égi mozgásokat": a Tejúton a különféle csillagképek "vándorolnak" az égbolton, a Nap keleten kel fel és nyugaton nyugszik le, a Hold mozog a Föld körül, a bolygók is mozognak.
Ezekből a megfigyelésekből levonták azt a következtetést, hogy a Föld áll és a többi égitest körülötte forog.
Az első világképalkotók Platon (i. e. 437 - 347) és Arisztotelész (i. e. 384 - 322), akik logikai alapján adták meg az általuk ismert világ méreteit, feltételezhető határait, anyagát, változás- és mozgásformáit.
Az alexandriai Claudius Ptolemaios (Kr.u.kb.100-160) volt az egyik legjelentősebb ókori csillagász. Nagy műve, az "Almagest" évszázadokra meghatározta a csillagászati nézeteket. A geocentrikus világképet ő fogalmazta meg, formálta rendszerré. Eszerint a Világmindenség középpontjában a Föld áll, a Föld körüli szférákon a csillagok és bolygók keringenek, közöttük bonyolult bolygókerékszerű kapcsolatok vannak. Ezekre azért volt szüksége az elméletében, mert a bolygók mozgása a Földről nézve szabálytalannak tűnik, így excentrikus körök és epiciklusok egész rendszerét dolgozta ki magyarázatként.

Ptolemaiosz rendszerének ábrázolása Mauro Fiorentino:Annotazione sopra la Lettione della Spera del Sacrobosco, 1550. c művének 90, 91. oldaláról

Az ábrán a fehér pont (az epiciklus középpontja) egyenletes körmozgást végez a Föld körül. A pirossal jelölt bolygó pedig a fehér pont körül végez egyenletes körmozgást. Így a bolygót a Földről szabálytalanul látjuk mozogni, látszólagos helyét a kék vonal mutatja.

A heliocentrikus világkép (görög Ηλιος vagyis Helios, Nap) szerint a Nap van a Naprendszer középpontjában, a világkép kidolgozását a tudománytörténet Kopernikusz nevéhez köti, bár elsőként valószínűleg már a püthagoreus iskola csillagásza, Arisztarkhosz megfogalmazta Kr. e. 300 körül.

A világkép alapfeltevéseit "Nicolai Copernici de hypothesibus motuum coelestium a se constitutis Commentariolus" ("Nikolausz Kopernikusz kis kommentárja az égi mozgásokra vonatkozó, saját maga által kidolgozott hipotézisekről") című művében foglalta össze.

• Minden körmozgás a Nap körül történik, mintha ez lenne a Világmindenség középpontja, a Föld csak a nehézkedésnek és a Hold mozgásának.
• A Föld a rajta levő tárgyakkal együtt naponta megfordul változatlan pólusa körül. Az állócsillagok szférája, mint a legkülső égbolt, mozdulatlannak látszik. Amit mi az égbolton mozgásként látunk, nem olyan, mint amilyen ténylegesen, hanem olyan, mint amilyennek a Földről látszik.
• Így a bolygók mozgásában is csak a földi megfigyelő lát különböző irányú szakaszokat. Az égbolt számos jelensége csak a Föld mozgásával magyarázható.

Kopernikusz a Naprendszert úgy modellezte, hogy annak középpontjában a Nap van. Ez a modell a legfontosabb hipotézisek közé tartozik. Olyan jelenségeket, amelyek ezt az elképzelést igazolták csak később figyeltek meg. Galilei vizsgálataival közvetett bizonyítékokat adott erre a világképre.

Az elmélet elfogadása – legalábbis az európai tudományos körökben – Galilein kívül Tycho de Brahe, Johannes Kepler és Isaac Newton nevéhez fűződik.

Könyvének címlapja, valamint a rendszert bemutató ábrája
A bolygók látszólagos helyének értelmezése a heliocentrikus rendszerben(Az alábbi két DOS-os program a felbontásra érzékeny notebookon full screen módban nem fut. Közvetlen indítás a CD Koprnikus mappájának .exe fájl-jaival lehetséges.)
A geocentrikus és a heliocentrikus világkép
Bolygók mozgása a világképekben

Feladatlap az animációkhoz

Galilei egy Keplerhez 1597-ben írt levele szerint több éve helyesnek tartotta Kopernikusz rendszerét. Akkor a kopernikuszi rendszer még nem rendelkezett igazi bizonyítékokkal. Sőt a helyes alapötlet és a jó matematikai kidolgozottság mellett számos, utólag tévesnek bizonyuló elemet is tartalmazott.

Elhangzottak a Szentírást szó szerint értelmezők ellenérvei a Föld keringése ellen. Az ellenzők a mindennapi tapasztalatokra hivatkoztak, arra, hogy mindenki láthatja, hogy az égitestek haladnak az égen. Az akkor ismert fizikai törvények nem voltak alkalmasak a kopernikuszi elmélet értelmezésére. Arisztotelész érve, hogy a Föld keringése esetén az állócsillagok helyzete az égen periodikusan változna, ami nem látszott (ezt a kismértékű változást,aberrációtcsak 1725-ben észlelte JamesBradley, majd pontosabban 1838: F. W. Bessel).

Már folytak a viták, amikor fölfedezte a Vénusznak a Holdéihoz hasonló fázisváltozásait és a napfoltokat. A napfoltok észlelése cáfolta számára, hogy az égitestek változhatatlan, "éteri" anyagból lennének, a Vénusz fázisváltozásait a Nap körüli keringéssel magyarázta, de a fényváltozásokból az is nyilvánvalóvá vált számára, hogy a bolygók maguk nem bocsátanak ki fényt, csak tükrözik a Nap fényét (ismét ellentétben az ókori képzetekkel).

Egyik legnagyobb tévedése az volt, hogy az árapály jelenségét is a Föld mozgásával próbálta magyarázni.

Galilei kiállt Kopernikusz rendszere mellett, ráadásul széles körök számára érthetően, olaszul írta műveit. Elkezdte hirdetni, hogy a heliocentrikus modell nem csak matematikai eszköz, hanem valóságos leírás (az egyház a kopernikuszi modellt, mint matematikai modellt támogatta). A vita a csillagászat helyett a Szentírás értelmezésének irányába fordult, a Biblia és a tudomány összefüggéseire terelődött. Bellarmin bíboros szerint Kopernikusz rendszere jobban írja le a jelenségeket, mint Ptolemaioszé, ezért jobb hipotézis, de nincs bizonyítva. Bizonyításáig az egyházatyák szó szerinti szentírás-értelmezésétől nem lehet eltérni, mert az kétségekhez vezetne; ha azonban a napközéppontú rendszert bebizonyítják, akkor a teológusoknak fölül kell vizsgálniuk a szentírás-magyarázatokat.

V. Pálpápa 1616-ban utasította a Szt Officiumot, vizsgálja meg a kérdést. 11 teológus a Szentírással ellentétesnek ítélte meg a heliocentrikus fölfogást. A heliocentrikus elméletet ezután is csak hipotézisként lehetett ismertetni

1623-ban Maffeo Barberini lett a pápa VIII. Orbán néven, aki Galilei barátja volt, és annak idején helytelenítette a Szt Officium föllépését ellene. 1624-ban Rómában a pápa magánkihallgatáson fogadta és valószínűleg engedélyezte számára, hogy írhat Kopernikusz rendszeréről, amíg azt hipotézisként kezeli és nem érvel mellette. Az ezt követő 6 évben a Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo c. munkáján dolgozott, amivel döntő fordulatot akart elérni a heliocentrikus rendszer mellett; párbeszédes formában sorolta föl az egymással vitázó nézetek érveit. A mű 1632-ban jelent meg. A műben a pápa által vallott nézeteket az arisztotelészi geocentrikus felfogást védő képzeletbeli személy, Simplicius szájába adta, aki önmagával többször ellentmondásba került. Ellenségei meggyőzték VIII. Orbán pápát arról, hogy a szerző nyilvánosan kigúnyolja őt ezzel az írásával és a korábbi tilalom ellenére Kopernikusz elméletét védelmezi. Ezért a pápának bele kellett egyeznie, hogy fizikus barátját a római törvényszék elé idézzék. Galileinek azonban maradtak még befolyásos támogatói a papság egy részében, akik – noha tanait ők sem fogadták el, legalábbis nyíltan – igyekeztek közbenjárni érdekében. A kihallgatások ideje alatt Galilei háromszobás lakást kapott, két segítővel és teljes ellátással. Három kihallgatás után az inkvizíció "súlyos tévedés és eretnekség gyanúja" miatt betiltotta Galilei könyvét, őt pedig megeskették, hogy többé nem védi a heliocentrikus rendszert. Az ítélet életfogytiglani házi őrizet volt. Vezeklésül arra kötelezték, hogy három éven át minden héten olvassa el a bűnbánati zsoltárt.

Egy nappal később megkezdte büntetése letöltését - először barátja és tanítványa, Ascanio Piccolomini sienai érsek püspöki palotájában Siená-ban, mivel Firenzében éppen kitört a pestis. 1633. december 1-jén Galilei visszatért otthonába - a Firenze melletti Arcetriben lévő professzori luxuskúriájába, ahol az elkövetkezendő kilenc évben élt és dolgozott, gazdagon ellátva a Mediciektől kapott havi nyugdíjjal és az éves vatikáni járadékkal, melyet 1630-ban ígért oda neki VIII. Orbán pápa, és aminek folyósítását soha nem szüntették meg.

A Föld mozgására és forgására vonatkozó kísérleti bizonyítékok későbbről származnak. Johann Friedrich Benzenberg (1777–1846) mérte először ki 1802-ben, hogy a függőón felső végétől leejtett test nem a fonal végéhez, hanem attól keletre ér földet. Friedrich Wilhelm Bessel (1784–1846) a híres német matematikus és csillagász először 1837-ben végzett sikeres csillagparallaxis méréseket, amiket a Föld keringésével lehet magyarázni. Léon Foucault (1819–1868) a híres ingakísérletét 1851-ben végezte a párizsi Pantheonban.

Galileo Galilei a Szent Hivatal előtt. Joseph Nicolas Robert-Fleury olajfestménye, 1847.
(Musée du Louvre, Paris) Galileo a Föld mozgásáról alkotott nézeteit magyarázza a Római Inkvizíció tsiztviselőinek. Carlo Felice Biscarra olajfestménye, 1859. (Castello Ducale, Aglié, TO)Galileo felfedezéseit magyarázza. Théophile Gide olajfestménye, XIX. század
(Musée des Beaux-Arts, Bordeaux) Galileo Galilei a szent tanács előtt. Friedrich Karl Hausmann olajfestménye, 1852.
(Wallraf-Richartz-Museum, Köln)
A Dialogo: sopra i due massimi sistemi del mondo tolemaico, e copernicano (Párbeszédek: a két legnagyobb világrendszerről, a ptolemaiosziról és a kopernikusziról) című mű magyar fordításban

Részletesebben a perről

Részletes életrajza magyarul: Vekerdi László Így él Galilei Budapest, 2004. Neumann Kht.

A teleszkóp

A távcsövet a tévhittel ellentétben nem Galilei találta fel. Egy holland optikus készített egy "szemüveget", ami közelebb hozza és nagyobbá teszi a dolgokat, ha belenézünk. Galilei, amikor hallott erről az eszközről az elv ismerete nélkül csinált egy hasonló szerkezetet, amit 1609-ben mutatott be.Galilei teleszkópjai
(Instituto e Museo di Storia della Scienza, Firenze) Galilei teleszkópja
(Instituto e Museo di Storia della Scienza, Firenze) Galilei teleszkópja
(Instituto e Museo di Storia della Scienza, Firenze)"Vettem először is egy ólomcsövet, a két végére két üveglencsét erősítettem, sík oldalukkal egymás felé, a másik oldala pedig az egyiknek szférikusan konkáv volt, és a másiknak konvex. Akkor szememet a konkáv lencse közelébe hozva, a tárgyakat elég nagynak és közelinek láttam, mert háromszor közelebbinek látszottak és kilencszer nagyobbnak, mint puszta szemmel. Aztán készítettem egy tökéletesebbet..." (Galilei: Sidereus Nuncius)
Teleszkópja lényegesen komolyabb nagyítású volt, és sokkal pontosabb képet lehetett rajta látni, mint a hollandiában készített távcsőben.
Még ennél is fontosabb különbség azonban - ami indokolhatja, hogy a távcső feltalálását sokan tévesen Galileihez kötik -, hogy ő az ég vizsgálatára használta a távcsövet, ezzel a csillagászat ma is nélkülözhetetlen eszközévév téve. 1610. elejétől rendszeresen végzett csillagászati megfigyeléseket. A megfigyelt jelenségeket természettudományos megközelítéssel igyekezett magyarázni és a látottakat gondosan lerajzolta.
Ezenkívül távcsöves bemutatókat is tartott, amelyeket nagy érdeklődés kísért.Galilei bemutatja távcsövét Leonardo Donato dózsénak
Litográf (kőnyomat) Francesco Bertola gyűjteményéből
Galilei bemutatja távcsövét a velencei szenátoroknak Velencében, a Szent Márk Székesegyház kupolájában
Luigi Sabatelli freskója 1840-ből, Firenze, Tribuna di GalileoA teleszkópGalilei több távcsövet is készített, folyamatosan próbálta növelni a nagyítást, igyekezett minnél jobb lencséket csiszolni. Egyik fennmaradt távcsövének volt egy 37 mm átmérőjű, 980mm-es fókusztávolságú domború (konvex) objektív lencséje Az eredeti szemlencse elveszett, de Galilei írásai szerint volt egy homorú (konkáv), körülbelül 22 mm átmérőjű, 50 mm-es fókusztávolságú szemlencséje. A homorú lencsét az objektív fókuszpontján belül találjuk meg.A Galilei távcső felépítésének vázlataEz a lencsés távcső, egyenes állású képet ad, de a látómező mérete a többi lencsés távcsőben megfigyelhető elrendezéshez képest meglehetősen pici.
Manapság ezt a távcső-típust kutató munkára nem használják, mert az egyszerű lencsék miatt számos optikai hibával terhelt képet ad, de színházi távcsőként ma is közkedvelt.
Készítsünk Galilei távcsövet! (angol nyelvű leírás)

És a megfigyelések...

1610. márciusában nyilvánosságra hozta a kezdeti csillagászati megfigyeléseit a Sidereus Nuncius (Csillagászati Hírnök) című rövid értekezésében, melyet maga illusztrált.Galileo Galilei, Sidereus nuncius, 1610 - címlap(Istituto e Museo di Storia della Scienza, Firenze) Kéziratmásolat a Sidereus nunciusból, a teleszkóp felépítésével. (Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze, Ms. Gal. 48, c. 9r).Kéziratmásolat a Sidereus nunciusból. Galilei rajza a Holdról, ahogyan teleszkópján keresztül látta.
(Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze, Ms. Gal. 48, c. 28r). Összefoglaló kézirat a Jupiter megfigyeléseiről, amelyet 1610 január 7-én kezdett el.
(Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze, Ms. Gal. 48, c. 30r).

A Hold felszíne

A Hold az egyetlen égitest a Naprendszerben, amelynek felszínét a Földről kis távcsővel világosan meg lehet figyelni.

Mi, miként Galilei is, távcsöveinkkel csak a Hold egyik oldalát figyelhetjük meg, mert mindig az néz felénk.

Miért látjuk mindig ugyanazt az oldalt? Gondolja végig, vagy keresse meg a magyarázatot!

A szondák segítségével azonban ma már a túlsó oldalát is sikerült feltérképezni.

Az első holdtérképet 1609-ben készítették. Galilei távcsövével a Holdat is célba vette. Ő volt az első, aki hegyeket és krátereket vélt felfedezni a Holdon, ebből arra a következtetésre jutott, hogy a Hold "durva és egyenetlen, csakúgy, mint a Föld felszíne maga" és nem tökéletes gömb, mint ahogy Arisztotelész hirdette.

A felszíni formákra a felszínen látható fény-árnyék mintákból következtetett.

Nézzen utána, miért láthatók nagyon élesek a fény-árnyék jelenségek határvonalai és miért nagyon sötétek az árnyékok!

Galilei eredeti Hold-ábrázolása
A Hold 3 filteres színes képe a Galileo szonda "szemével"

A hegyek...

A Hold felszínét kráterek borítják. Ezeknek a krátereknek nagy része meteorit-becsapódások során jött létre, valószínűleg a Naprendszer korai időszakában, de a mai napig folytatódik a kráterképződés.

A Hold hegységeinek legnagyobb része a meteorit-kráterekhez kötõdik. Ezeket egy-egy kozmikus égitesttel, (meteorral, üstökössel) való ütközés alakíthatta ki. Légkör hiányában a legkisebb test is képes lejutni a felszínre és krátert kialakítani. Egy-egy ilyen becsapódás során a hirtelen felszabaduló hő és az erős ütés lökéshullámai robbanást okoztak, amely felgyűrte a felső réteget, s így keletkeztek a mélyedéseket körülvevő hegykoszorúk.

Ha a kőzet elég rugalmas, úgy viselkedik ilyenkor, mint a víztükör, amibe kavicsot ejtettünk. A felszín végighullámzik, az ütközés helyén kúpszerűen kidudorodik. Csakhogy, míg a vízfelületen szétterjed a hullám, addig a talajrétegeken csak egy bizonyos - a robbanás erejétől függő - távolságig jut, ezután megáll, "megdermed".

Ha rugalmatlan kőzeteket ér kozmikus találat, csak egy nagy horpadás jön létre, a szélén feltorlódott magas sánccal, központi hegy nélkül. A Holdon és más bolygókon is megtalálható mindkét fajta hegység.

Földi típusú, a belső erők által felgyűrt hegyláncok csak elvétve találhatóak a Holdon. Még a közel egyenes hegységek is jórészt kráterek vagy tengerek peremei; nagy többségük az innenső oldalon van. Kráterszámlálások szerint a felénk néző oldalon mintegy 30 000 darab 1 km-nél nagyobb átmérőjű kráter van. Ennél a helyszíni megfigyelések szerint sokkal több becsapódási kráter van, ám a földi távcsövek felbontóképessége idáig terjed.

A kráterek a legkülönbözőbb átmérőjűek lehetnek, a 800-1000 kilométeresektől -amilyen például a Mare Orientale- a néhány arasz átmérőjű gödröcskékig.

A Holdon több magyar vonatkozású kráter található. Nézzen utána, kiről vannak ilyen kráterek elnevezve!

A Hold sötét területeit tengereknek nézték, annak is nevezték el. Egy ismert tenger a Mare Tranquillitatis, a nyugalom tengere (mare latinul tenger).
Azonban a Holdon más felszíni formák is találhatók pl. sinus (öböl), lacus (tó) vagy palus (mocsár).

Érdekesség, hogy a Földről nem látott oldal különbözik az ismert közelebbi félgömbtől. Csupán egyetlen nagyobb tenger van rajta, míg innenső felén legalább tizenötöt ismerünk.

Nézzen utána milyen magyarázatot adnak erre!

Milyen magasak a hegyek?

Az ötlet...

Galilei pedig 1610-ben nagyon pontos eredményekre jutva próbálta meghatározni a Hold hegyeinek magasságát.

"Egy fizikus számára a Galilei ezen könyvében szereplő eredmények közül talán a legcsodálatosabb a Hold hegyeivel kapcsolatos egyik állítása. Távcsövével jól látta a Hold hegyeit, krátereit, síkságait, de Galilei ezen túlmenően azt is meg tudta állapítani, hogy milyen magasak ezek a hegyek. Kiindulópontja egy jelenség zseniális értelmezése. Észrevette, hogy félhold idején, amikor tehát a sötét és a megvilágított részeket egy átmérő választja el, az átmérő közelében a sötét részben néhány fénylő pont látható. Ezt nagyon helyesen úgy értelmezte, hogy ezek kiemelkedő hegycsúcsok, amelyeket a Nap még megvilágít, annak ellenére, hogy a Hold azon oldala már sötét. Azt könnyen meg tudta állapítani, hogy ezek a pontok milyen messze vannak a sötét és világos részeket elválasztó átmérőtől – természetesen a Hold-átmérő hányadában kifejezve. Most már csak egy kis geometriai megfontolás, és kiadódik a hegy magassága, ismét csak a Hold-átmérő hányadában. De ez az átmérő már ismert volt, így a hegyek magasságát össze Iehetett hasonlítani az Appennini-hegyek magasságával."

(Simonyi Károly:... én mégis egy könyvet írtam, Természet Világa, 126. évfolyam, 11. szám, 1995.)

A számítás...

Az eredmény...

A Hold hegységei változatos magasságot mutatnak. Találhatóak 1000 m körüli magasságúak is, de vannak, amelyek elérik a 7-8000 m magasságot is, a környező medencék szintjéhez viszonyítva. Egy részüket földi hegységekről nevezték el. A Mare Imbrium mentén elhelyezkedő Apenninek a leghosszabb (kb. 1000 km), és az egyik legmagasabb (6000 m körül). Szomszédos hegységek a Kaukázus (5900 m-es magasság), a Kárpátok (2300 m), és az Alpok (3600 m). (A Hold legmagasabb hegyei 11350 m-esek.) A Mare Nubium és az Oceanus Porcellarum között az 1200 m magas Riphaeus, a Mare Serenitatis délnyugati részén a Haemus, és a Mare Nectaris mentén a Pireneusok hegységeket figyelhetjük meg. A túloldalon összesen csak két hasonlót, a Rook és a Kordillerák hegységeket ismerjük, mindkettő a nagy Mare Orientale medencéhez kötõdik, vagyis egyik sem gyűrt lánchegység.

A mostani mérések...

A hegyek magasságát ma is mérik. A NASA Űrrepülési Központja 2009. szeptember 17-én bejelentette, hogy az LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) holdszonda lézeres magasságmérő műszere (Lunar Orbiter Laser Altimeter, röviden LOLA) sikeresen befejezte első teszt- és kalibrációs méréseit. Ezek olyan jól sikerültek, hogy a Hold déli pólusvidékének eddig nem látott részletességű térképét sikerült elkészíteni. A berendezés a lézernyalábot öt részre bontva lövi a felszínre, majd az onnan visszavert és a műszer által felfogott gyenge jelet érzékeny detektoraival elemzi. Figyelembe veszi a megfelelő korrekciókat (pl. fényidő) és ezután a holdfelszíni részek távolságát és a lejtős területek dőlésszögét is képes meghatározni. A Hold felszínét többszöri keringés során végigpásztázva részletes magassági térkép készíthető el, térbeli domborzati modell állítható össze számítógépes eljárásokkal.

A LOLA adatai alapján készített számítógépes kép; a Hold déli pólusánál levő területen előforduló magasságokról

A Hold-fázisok röviden

Mivel a Hold csak a Nap sugárzását veri vissza, valamelyik féltekéje mindig sötét, miközben a másik világos. Újhold idején a Hold egy vonalban van a Nappal, és a Föld felőli félgömbje sötét. Újhold után a Hold kelet felé mozog, a Nap és a Hold iránya által bezárt szög növekszik, s egyre inkább a megvilágított félgömbje válik láthatóvá. Így a keskeny sarló után fokozatosan egy teljesen megvilágított korongot (telihold) láthatunk. Ettől kezdve a Hold ismét a Nap iránya felé közelít, hogy 29,5 nap elteltével végül ismét újhold legyen. Mivel a Hold keringési síkja mintegy 5 fokkal hajlik az ekliptikához, az újhold többnyire a Nap felett vagy alatt halad el.

A Jupiter négy holdja

1610. január 7-én Galilei felfedezett a Jupiter négy nagy holdja közül hármat: az Io-t, az Europát és a Kallisztót, majd néhány nappal később a Ganümédészt. Rájött, hogy ezek a holdak keringenek az égitest körül, néha pedig eltűnnek; ezt a Jupiter mögötti mozgásuknak tulajdonította. 1620-ban további felfedezéseket tett. A megfigyelt holdakat Medici-csillagoknak nevezte el, ezt később Galilei-holdakra változtatták.

A Jupiter két holdjával: Európa és Callisto
NASA felvétel PIA02861
Eredeti kézirat a Jupiter holdjairól 1610. (BNCF, Ms. Gal. 48, c. 30r).Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze Galilei rajzai a megfigyelésekről
Galilei ilyennek látta a Jupiternek és holdjainak az elhelyezkedését az egyes napokon

Mai ismereteink segítségével kiszámítható a holdak helyzete a különböző időpontokban. Az alábbi program segítségével egy időpontot beírva megtekinthető a holdak helyzete.

A Jupiter holdjai Indítása a CD JupSat95 mappájának JupSat95.exe fájl-jával.

Feladatlap az animációhoz

A Vénusz fázisai

Galilei leírta, hogy a Vénuszt mindig más-más alakúnak látja távcsövében; fázisai hasonlítanak a Hold fázisaira.A Vénusz bolygó 5 különböző nézete
a Magellán szonda felvétele
A Vénusz bolygó
European Southern Observatory felvétele A Vénusz fázisai

Hogyan alakulnak ki a fázisok?

A heliocentrikus világkép jóslata szerint a Vénusz Nap körüli keringése okozhatja, hogy a Földről látható a Vénusz megvilágított félgömbje, amikor az a Nap ellentétes oldalán van és nem látható, amikor a Föld felőli pályán halad. Ezzel ellentétben, a ptolemaioszi geocentrikus világkép szerint csak növekvő és új fázisok láthatóak, míg a Vénusz a Nap és a Föld között kering Föld körüli pályán.

A Vénusz fázisainak megfigyelése igazolta, hogy a bolygó a Nap körül kering és ez erős érv volt a heliocentrikus világkép mellett.

A következő animáció segítségével megnézheti, hogyan képzelhető el a Vénusz mozgása a kétféle világkép esetében (beállíthatja, hogy melyikben szeretné látni).

A Vénusz fázisai

Feladatlap az animációhoz

Napfoltok

"A napfoltokról már több, mint háromezer éve tudunk. Egy i.e. XII. századból származó kínai jós-csonton olvasható: "Lesznek a Napon jelek? Valóban vannak rajta jelek" Európában az első feljegyzett megfigyelést Arisztotelész tanítványának, Teofrasztosz-nak tulajdonítják az i.e. IV. századból, aki "De Signis Tempestatum" c., töredékesen fennmaradt munkájában az időjárás jóslására felhasznált előjelek közt megemlíti a napkorongon látható sötét foltokat (Hardy 1991, Schove 1948a, 1948b, 1950).
Ezután Európában a kereszténység elterjedésével az arisztotelészi fizika volt érvényben, amely a Napot szeplőtlen égi tűznek tartotta, így sokáig nem foglalkoztak tanulmányozásával. A távcső előtti korszak megfigyeléseinek döntő többségét a keleti (kínai, japán, koreai) krónikák tartalmazzák. Wittman és Xu (1987a,b) listája 235 észlelést sorol fel -164 és 1684 közt, ebből csak 8 nem távol-keleti. Yau és Stephenson (1988) összeállítása szintén 235, kizárólag keleti, szabad szemmel végzett megfigyelést közöl a -164 és 1918 közti időszakból.
Szabad szemmel azonban csak a legnagyobb napfoltok láthatók (amelyek területe nagyobb, mint a látható félgömb kb. 500 milliomodrésze), így a részletes megfigyelésekre csak a távcső alkalmazása után került sor. Ezek a korai észlelések viszont fontosak a naptevékenység hosszútávú viselkedésének tanulmányozásához.
A középkorban a csillagászati megfigyelések döntő többségét az iszlám országokban végezték, fennmaradtak pl. észlelések a Merkúr és a Vénusz áthaladásáról a Nap előtt, ezek egyike-másika napfolt is lehetett. A reneszánsz korszakában ismét feltámadt az érdeklődés Európában a természettudományok iránt, beleértve a csillagászati megfigyeléseket is, Kopernikusz pl. felhasználta az arab észleléseket. Kepler 1607. május 28-án számításai alapján úgy vélte, hogy a Merkúr átvonulását látta a Nap előtt (Kepler 1609), de később rájött, hogy egy napfoltról volt szó, ebben a megfigyelésben esik először szó a penumbráról és az umbráról.

Galilei rajza a napfoltokról
Napfoltok
(NASA felvétel SOHO102803)
Az amerikai Big Bear Solar Observatory
New Solar Telescope napteleszkópjának felvétele egy napfoltról

A csillagászatban a valódi áttörést a távcső alkalmazása hozta el. A XVII. század elején többen is észlelték a Napot és rajta a napfoltokat (T. Harriot, J. Fabricius, G. Galilei, C. Scheiner). Az első megfigyelést valószínűleg Harriot végezte, az első publikáció Fabriciusé (1611), de Galilei és Scheiner megfigyelései a jelentősek. Mindketten nagyjából egyidejűleg, 1611-ben kezdték a napfoltokat megfigyelni. Scheiner álnéven (Apelles post tabulam latens) hamarabb publikálta megfigyeléseit, emiatt prioritási vita is támadt kettőjük között. Galilei magának követelte az elsőbbséget, és bebizonyította, hogy a napkorongon látható sötét foltokat nem a Nap előtt elvonuló bolygók okozzák, hanem a Nap felszínén találhatók. Galilei figyelme ezután másfelé fordult, míg Scheiner gondos megfigyeléseket végzett 1611 és 1625 közt, a napkorong kivetítésével rajzokon rögzítette a látott napfoltokat. Ezeknek leírását 1630-ban a Rosa Ursina… c. hatalmas (kb. 800 oldalas) könyvben tette közzé, amelyben a napfoltok látszólagos elmozdulásaiból megállapítja a Nap forgási sebességét, és egyenlítőjének hajlását az ekliptika síkjához. Rajzain jól megkülönböztethető az umbra és a penumbra, ő adja a fáklya (facula) nevet a napkorong szélén a többnyire napfoltcsoportok környezetében látható fényesebb képződményeknek. Felismeri, hogy a napfoltok csak a Nap egyenlítőjének bizonyos környezetében találhatók, és megjegyzi, hogy az egyenlítőhöz közelebbi foltok forgási sebessége nagyobb."

Kálmán Béla (2008) Napfoltok és napfoltcsoportok szerkezete és fejlődése. (Doktori értekezés) MTA Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézet.

Kálmán Béla (2008) Napfoltok és napfoltcsoportok szerkezete és fejlődése 1. fejezet

Később Hevelius megfigyeléssorozata érdemel említést az 1640-es évekből. Ezt követően csaknem 200 évre abbamaradtak a rendszeres napfoltészlelések. Az új lendületet a napfoltciklus és a naptevékenység földi hatásainak a felfedezése adta. 1850-től kezdve napjainkig megszakítás nélkül folynak a megfigyelések, sőt külön megfigyelőhálózat, a napszolgálat követi a Nap változásait, aktivitását.

A Nap a csillagászok számára közelsége miatt kivételes, mert felszínén néhány száz kilométer nagyságú részletek is megkülönböztethetők, szemben a többi csillag pontszerű látványával. Emiatt részletesen tanulmányozható felépítése, rétegződése, a felszínén és az alatt-fölött lezajló fizikai folyamatok. A megfigyelésekből következtetéseket lehet levonni a többi csillag tulajdonságaira vonatkozóan is.

A Nap megfigyelésének első nehézsége: túl sok a fény- és hősugárzása, ezért valamilyen módon gondoskodni kell azok csökkentéséről, különösen ha távcsővel összegyűjtjük a fényét.

Védelem nélkül távcsővel a Napot megnézni azonnali vakságot is okozhat!!! Védőszemüveggen, hegesztőszemüveg üvegjén, kormozott üvegen át azonban magunk is tanulmányozhatjuk a Napot. Másik lehetőségünk, hogy úgy vizsgáljuk a foltjait, ahogyan Scheiner és Galilei is tette, kivetítve egy ernyőre, vagy a falra a távcső által létrehozott képet.

Galilei hallott Scheiner észleléseiről, de a felfedezést magának követelte, mondván, hogy ő már egy éve figyeli a napfoltokat. Egy biztos, Galilei lejegyezte és figyelemmel követte a napfoltok lassú vándorlását, alakváltoztatását, és Scheinerrel ellentétben ő azt állította, hogy a foltok a Napon vannak. Kutatásai során a Nap szélén lévő foltok rövidüléséből pedig arra következtetett, hogy a Nap gömb alakú.

A Tejút

Galilei távcsövével megállapította, hogy a szabad szemmel folytonosnak látszó Tejút csillagok sokaságából áll. Ezzel egy régi vitát döntött el. Beazonosított sok más csillagot, ami szabad szemmel nem vagy nehezen látható.

Daniel López halszemoptikás felvétele a Tejútról
Horváth Attila Róbert képe a Tejútról
A Vista távcső képe az Orion-ködrőlA Vista távcső képe, valamint Galilei rajza az Orion csillagképről

Néhány további megfigyelés...

A Szaturnusz gyűrűit is ő észlelte először, de rajzain a gyűrűt a bolygó mellett két szemközti oldalon álló holdként ábrázolta, tehát megfigyelte ugyan a gyűrűt, de annak természetét nem ismerte fel.

Galilei Szaturnusz-ábrázolásai
Ilyen helyzetben állt a Szaturnusz, amikor Galilei megfigyelte.
A két kép illusztráció a mai ismereteinknek megfelelő látványról és arról, ami egy Galilei távcsővel látható.
A Hubble űrteleszkóp képei a Szaturnuszról
(NASA Posters Photos)

Galilei fedezte fel 1612-ben a Neptunuszt, de nem jött rá, hogy az egy bolygó, és így nem vizsgálta különös figyelemmel. A jegyzetfüzetében a bizonytalan és beazonosíthatatlan csillagok közé sorolta.

Galilei rajzai a Neptunuszról
"A kék bolygó"
A Hubble űrteleszkóp felvételei (NASA fotó)

Nézelődjünk távcső nélkül...

A mai technikának köszönhetően már a szobánkban, a gépünk előtt ülve is tanulmányozhatjuk a csillagos eget. A Stellarium nevű programban a világ számos pontjáról nézhetjük meg a csillagok látványát, különböző időpontokban. A program ingyenesen letölthető az internetről. A menü magyar nyelvű, így könnyen boldogul, ha van kedve kipróbálni. Jó szórakozást!

A Stellarium programot innen is telepítheti a gépére