Visata ir žmogus
5 (100%) 1 vote

Visata ir žmogus

astronomija

2003

TURINYSPratarmė…………………………………………………………. 1

1. Visata ir mokslas……………………………………………… 7

2. Arčiausieji Visatos objektai – Žemė, Saulė ir Mėnulis………. 18

3. Saulės imperija; Grožis ir pavojai –

planetos, asteroidai ir kometos………………………………….. 29

4. Saulės imperija; Nuolatinis judėjimas…………………………40

5. Kosminės kelionės……………………………………………..49

6. Saulės imperija; Atsiradimas ir likimas………………………..59

7. Ką senovės išminčiai žinojo apie kosmosą

ir kaip tos žinios buvo sukauptos? ………….……………………67

8. Šviesa, materija ir energija……………….…………………….75

9. Žvaigždžių paradas……………………..………………………93

10.Žvaigždės gyvenimas ir nuotykiai……..……………………..104

11.Paukščių Takas ir kitos galaktikos……………………………116

12.Visatos struktūra ir laiko istorija…………………………….. 126

13.Visata ir gyvybė……………………………………………….139

PRATARMĖ

Knygų apie astronomiją lietuvių kalba yra išleista nemažai. Grubiai

kalbant, jas galima padalinti į kelias grupes, kiekviena kurių skirta visai

kitokiems skaitytojams.

Pirmiausia tai yra knygos astronomams apie astronomiją. Jų skaitytojas turi

būti ir specialiai pasiruošęs, ir giliai besidomintis būtent astronomija.

Fundamentaliausias toks veikalas yra A. Ažusienio, A. Pučinsko ir V.

Straižio knyga, kuri taip ir vadinasi – Astronomija. Jeigu norite pradėti

gilias šio įdomaus mokslo studijas, pradėkite būtent nuo jos. Knyga, kurią

laikote rankose, yra ne jums. Ji nėra skirta nei esamiems, nei būsimiesiems

astronomams mokytis astronomijos.

Antrojo tipo knygos yra labai spalvingos, skirtos populiarinti mokslą ir

sukelti vaikų bei moksleivių susidomėjimą astronomija. Šios literatūros, ir

originalios, ir verstinės, pasirinkimas yra išties labai didelis. Jeigu

norite pamatyti, kokia graži Visata ir kokie protingi astronomai, būtinai

užeikite į bet kurį knygyną, nusipirkite bet kurią tokią knygą, ir ją

paskaitykite. Suprasti tai, kas ten parašyta, bus nesudėtinga ir išties

įdomu ne tik Jums, bet ir Jūsų šeimos nariams. Ši knyga irgi ne tokia, nes

ją skaityti nebus taip paprasta kaip tas mokslo populiarinimo – nuolatos

teks kiek tai pamąstyti, skaitant per vidurį kartais dar kartą atsiversti

jos pradžią, o artėjant prie galo dar ir prisiminti, kas buvo parašyta tame

viduryje.

Charakteringiausia trečiojo tipo knyga yra neseniai išleistas S. Hawking

bestseleris “Visata riešuto kevale”. Man ši knyga labai patiko, perskaičiau

ją vienu prisėdimu. Su autoriumi mes vienmečiai, abu daug metų užsiimame

fizika, bendrą kalbą surasti tokiu atveju nėra labai sunku. Vis tik mūsų

tyrimų sritys yra gana tolimos, todėl man skaitant tą knygą labai pravertė

kažkada nuodugniai išstudijuota bendroji reliatyvumo teorija, o taip pat

gilios kvantinės mechanikos ir aplamai fizikos žinios. Nesupratau, ką ją

skaitydamas gali sužinoti ne fizikas ar astrofizikas ir kodėl ji yra

bestseleris. Nieko kito, kaip gausybė neaiškinamų terminų ir paties

autorius bei jo draugų hipotezių toje knygoje kaip ir nėra. Tačiau

romantiškas ir tragiškas paties autoriaus likimas, fantastiškos knygos

iliustracijos, retkarčiais vis pasitaikantis labai patrauklus angliškas

jumoras bei triuškinanti, bet subalansuota knygos reklama padarė savo. Ta

knyga yra bestseleris. Matyt, mano knygai tai negresia, nes reikalingų

bestselerio pirkėjui nežinomų žodžių, negirdėtų mokykloje, joje beveik

nėra, o jei tokių išvengti neįmanoma, stengiuosi juos kuo paprasčiau

paaiškinti. Didžiulės pagarbos astrofizikams ir pačiam autoriui ji neturėtų

sukelti, per daug jau paprastai viskas joje aiškinama.

Tai yra knyga apie mūsų gimtuosius namus – Visatą. Ji skirta būsimiesiems

inteligentams, norintiems suvokti mūsų vietą Visatoje, susipažinti su

daugelio žmonių kartų pastangomis ją suprasti, ir glaustai sužinoti, kaip

Visata regis šiais laikais, kokia jos praeitis, dabartis ir koks likimas

jos laukia.

Paskaitų kursas, besiremiantis šiomis idėjomis, yra skaitomas VDU visų

fakultetų ir specialybių studentams kaip pasirinktinis Gamtos mokslų

pogrupio kursas nuo 1995 metų. Kas semestrą susitinkant su įvairias

studentais palaipsniui aiškėjo jų poreikiai, interesai ir temos, kurios

sukelia didžiausią susidomėjimą ir yra aktualios humanitarinės, socialinės

ar netgi kai kuriems gamtamokslinės pakraipos studentams.

Remiantis sukauptu patyrimu susidarė įspūdis, kad paskaitų pagrindiniai

tikslai turėtų būti du.

Pirmasis – padėti studentui, būsimajam inteligentui ir plačiai

apsišvietusiam žmogui, nugalėti baimę, kurią sukelia kartkartėmis spaudoje

pasirodanti informacija apie kokius nors astronomijos ar fizikos stebėjimų

ar tyrimų rezultatus. Kartais ta informacija pateikiama per daug

profesionaliai ir atrodo beveik visai nesuprantamai žmogui, turinčiam tik

vidurinį išsilavinimą. Kartais ji atrodo tokia netgi besidominčiam tais

reikalais žmogui, bent jau vien
dėl to, kad yra perteikiama laikraščio ar

kitos informacijos priemonės darbuotojo, kuris pats apie tai labai silpnai

nusimano. Skaitytojui ilgainiui susidaro įspūdis, kad tos informacijos ne

tik kad neįmanoma suprasti, bet netgi ir prieinamai paaiškinti. Kovoti su

šiuo įspūdžiu labai sunku, bet įmanoma, ir savo paskaitose aš bandau

įveikti šią problemą, beveik kiekvieną knygos skyrių pradėdamas nuo

istorinės apžvalgos ir demonstracijos, kad netgi senovės žmonės, būdami

skvarbaus proto ir nesinaudodami jokiais sudėtingais prietaisais, buvo

pajėgūs išsiaiškinti labai nemažai visokių Visatos paslapčių. Skaitytojas,

kuris, kiek įtempęs dėmesį, suvoks šias senovės išminčių idėjas ir metodus,

naudotus tyrinėjant artimąjį kosmosą, pajėgs lengviau suvokti ir

šiuolaikinio įvaizdžio apie Visatą esmę, o gal ilgainiui net ir pats ją kam

nors paaiškinti.

Antrasis vadovėlio tikslas yra suteikti klausytojams žinias, būtinas

atsikratyti prietarų, kurie ilgainiui vis labiau ir labiau skverbiasi į

visuomenės sąmonę. Kreacionistiniai mitai, astrologų prognozės,

spekuliacijos apie ateivių vizitus, stebuklingi visokių ekstrasensų

žygdarbiai, reguliariai skelbiami ir demonstruojami, bet labai retai

kompetetingai komentuojami profesionalių mokslininkų gali kartais jaunam

žmogui sudaryti įspūdį, kad visa tai yra toleruojama ir sudaro paties

šiuolaikinio mokslo neatsiejamą dalį. Padėti šiuo atveju gali tiktai

sistemingos, nors ir elementarios gamtos mokslų, tame tarpe – ir

astronomijos, žinios. Aišku, jos turi būti pateikiamos taip, kad būtų ir

suprantamos, ir priimtinos netgi specialiai tam nesiruošusiam, bet

trokštančiam tai išsiaiškinti, žmogui.

Ar reikia kiekvienam žmogui žinių apie Visatą? Aišku, sukaupti

profesionalias žinias tik perskaičius šią knygą neįmanoma, tačiau

pasistengus galima visiškai neblogai ir adekvačiai pradėti suvokti aplinką.

Keičiantis visuomenės vertybių sistemai keičiasi ir jos poreikiai. Kiek

žinau, kai kuriuos universitetus, ypač JAV, galima baigti susirinkus

kreditus ir taip, kad galima būtų išvengti “neparankių” kursų – kas moka

pinigus, tas užsako ir muziką, lavinimuisi tapus preke jos pardavimas yra

grynai techninė problema. Neseniai mačiau kiek ilgesnį nei dviejų minučių

trukmės mėgėjišką filmą, kuriame po labai trumpo Harvardo diplomų įteikimo

iškilmių pristatymo kažkoks negeras žmogus keletai absolventų ir galų gale

vienam profesoriui uždavė “klausimėlį”, kodėl, jų nuomone, Žemėje būna metų

laikai. Protingiausiai atsakė profesorius – taip atsitinka dėl to, kad

kinta Mėnulio, Žemės ir Saulės tarpusavio padėtis. Įdomu, ar mūsų

universitetų absolventai ir profesoriai galėtų geriau pasirodyti? Tikiu,

kad šio kurso klausytojai po semestro turėtų suprasti metų laikų buvimo

priežastis bent jau geriau už tą profesorių.

Bandžiau, geriausiai kaip tik sugebu, spręsti šias problemas. Ar pavyko,

turi nuspręsti skaitytojas. Iš anksto esu dėkingas už pačias įvairiausias

pastabas apie knygą, kurių lauksiu adresu

Gintautas_Kamuntavicius@fc.vdu.lt

Pirmieji, kuriems noriu ypatingai padėkoti už kruopštų šio vadovėlio

perskaitymą, yra jo recenzentai – habil. dr. G. Tautvaišienė ir doc. dr. A

Ažusienis. Sunku pervertinti jų pasiūlymus patobulinti pradinį tekstą,

kuris po koregavimo tapo ir žymiai sklandesnis, ir žymiai profesionalesnis.

1. Visata ir mokslas

Pažvelgus į dangų giedrą naktį galima suskaičiuoti apie 4000 žvaigždžių.

Akylesnis stebėtojas gali pamatyti kiek daugiau, ne toks akylas – kiek

mažiau žvaigždžių. Daug tai ar mažai? Ar tai – jau visa Visata? Jei ne, tai

kokią jos dalį taip žiūrėdami matome? Nesunku patikrinti, kad apsiginklavę

paprasčiausiu binokliu tuščioje plikai akiai vietoje galima pastebėti naujų

žvaigždžių, o pro kad ir nedidelį teleskopą – vėl ir vėl naujų. Dabar jau

beveik nereikia ir teleskopo – jei turite priėjimą prie interneto,

atsiverskite puslapį http://www.astrosurf.com/ ir galėsite lengvai

įsitikinti šiais teiginiais. Paaiškėja, kad balzgana Paukščių Tako juosta,

lengvai pastebima danguje, yra vėlgi ne kas kita, kaip daugybė žvaigždžių.

Žvaigždės yra pačios įvairiausios, skiriasi jų ryškumas bei spalva, tačiau

palyginus su Saule, matoma dieną, jos yra niekingai smulkios ir

neišvaizdžios, todėl daug tūkstantmečių niekas net nedrįso pagalvoti, kad

jos turi ką nors bendro. Tas atsispindi netgi seniausiuose judėjų mituose,

kai dievas antrąją dieną vargo kurdamas Saulę, o po to žaismingai per

ketvirtą dieną sukūrė iš karto visas žvaigždes.

Ir iš tiesų, šis vaizdas, matomas plika akimi, yra niekingai maža Visatos,

apie kurią tiek daug kalbame, dalis. Daug tūkstančių metų žmonės nieko

daugiau ir negalėdavo danguje pamatyti, bet giliausiai mastantiems netgi tų

įspūdžių pakakdavo suvokti jos didingumą ir galią. Žvaigždės visada buvo

matomos, tačiau jos, kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo, visada buvo tik fonas,

o ne lygiavertis Saulės sistemai tyrimo objektas. Dėl šios priežasties

mažiausiai 20 amžių Visata iš viso buvo tapatinama tik su Saulės sistema.

Šiandien patikimai
žinoma, kad Visata atrodo kaip gal net ir begalinė

visuma žvaigždžių telkinių – galaktikų, tolstančių viena nuo kitos

greičiais, proporcingais atstumams tarp jų. Patikslintas pastaruoju metu

pačios Visatos amžius yra apie 13.7 milijardų metų. Šiandien jau surasti

milijonai galaktikų, kiekvienoje kurių yra iki nuo milijonų iki šimtų

milijardų žvaigždžių. Dauguma tų žvaigždžių tikriausiai turi ir planetų

sistemas, nes tai patvirtina ir artimiausiųjų žvaigždžių stebėjimai, ir

teorija, kuri teigia, kad formuojantis žvaigždei beveik neišvengiamai jos

aplinkoje formuojasi ir visokie kitokie kūnai, taigi – ir planetos.

Įtikinamiausia, kad mūsų Saulė su savo planetų sistema beveik niekuo iš

kitų savo sesių neišsiskiria.

Reziumuojant mūsų pirmąjį žvilgsnį į dangų galima pasakyti tik tiek, kad

neginkluota akis jame pamato vieną iš šimto milijonų (viso mūsų galaktikoje

– Paukščių Take, yra apie keturis šimtus milijardų žvaigždžių, o matome tik

keturis tūkstančius jų, taigi šių skaičių santykis ir sudaro šimtą

milijonų) artimiausių mums žvaigždžių. Žvaigždžių, esančių kitose

galaktikose, pastebėti neįmanoma. Tiesą pasakius, šiaurės pusrutulyje plika

akimi galima pamatyti ir vieną nelabai toli esančią didžiulę galaktiką –

Andromedos ūką, bet nepatyrusiam stebėtojui ji niekuo nuo paprasčiausios

žvaigždutės, ar tiksliau pasakius, ūkelio, nesiskiria.

Pav. 1.1,1.2,1.3 ir 1.4. Tolimos galaktikos, užfiksuotos 2002 metų Hablo

teleskopo nuotraukose (NASA).

Pati Visata, kurios iš Žemės, kaip ką tik išsiaiškinome, net ir pamatyti

neįmanoma, yra labai harmoninga ir vientisa sistema, kurioje globalines

savybes apsprendžia smulkiausios sudedamosios dalelės ir atvirkščiai.

Mokslas apie Visatą kaip visumą ir apie Metagalaktiką – stebimą Visatos

sritį – kaip tos visumos dalį, vadinasi Kosmologija. Pats šis žodis

kildinamas iš graikiškų žodžių kosmos – pasaulis, Visata ir logos – žodis,

mokymas. Pagal S. Hawking kosmologija yra mokslas, tiriantis Visatą kaip

vieningą sistemą. Būtent šis požiūris į kosmologiją ir yra artimiausias

šios knygos autoriui, ir, norėčiau tikėti, daugumai jos skaitytojų, nors

tradiciškai astronomija kaip mokslas, studijuojantis materialiąją aplinką

už Žemės atmosferos ribų, yra pasidalinęs į daug šakų, tokių kaip planetų

astronomija, Saulės astronomija, žvaigždžių astronomija, galaktinė

astronomija ir kitos, kosmologijai palikdamas tik užgalaktinę astronomiją.

Deja, kuo toliau, tuo labiau aiškėja, kad Visatoje nėra atskirų dalių, visi

reiškiniai ir objektai yra tampriausiai susiję, ir minėta klasifikacija

labiau pritaikyta tik atskirų siaurų astronomijos sričių klasifikacijai ir

dirbančių tose srityse specialistų poreikiams tenkinti.

Visatos studijos remiasi fizikos dėsniais ir astronominių stebėjimų

duomenimis. Svarbiausias postulatas, kuriuo jos remiasi, yra tas, kad

gamtos (fizikos) dėsniai, surasti labai ribotoje Visatos dalyje, kurioje

juda Žemė ir kuri prieinama mūsų tyrinėjimams, gali būti ekstrapoliuoti į

žymiai didesnę sritį, kurią galima tik stebėti, ir galų gale – į visą

Visatą, kurios, kaip matėme, visos net ir stebėti neįmanoma.

Pagrindinis Visatos tyrimo metodas yra nuolatiniai stebėjimai,

sistematiškas žinių apie Visatą kaupimas ir jų kondensavimas patikrinamuose

dėsniuose ir teorijose. Toks tyrimo metodas sudaro bet kokių mokslinių

tyrimų esmę. Jis atrastas tik prieš keletą šimtų metų, bet jau pats savaime

yra didžiulė vertybė. Šiais laikais, kai Interneto dėka pasaulis yra itin

susiaurėjęs, apsikeitimas mokslo žiniomis, hipotezių skelbimas ir

tikrinimas yra tobulai išvystyti, ir mokslas vystosi iki šiol

neįsivaizduotu greičiu. Pasiekus tam tikrą kvalifikaciją, įsijungimas į šį

darbą atneša ne tik didelę naudą visuomenei, bet ir unikalius pojūčius bei

didžiulį pasitenkinimą kiekvienam šio proceso dalyviui.

Žinomos įvairios kosmologinės teorijos, vystytos įvairiu metu, remiantis

tuo ar kitu pažinimo lygiu. Kaip priimta gamtos moksluose, modeliai turi

būti patikrinami matomoje Visatos srityje, stebėjimų rezultatai turi

patvirtinti teorijos išvadas, ir pati teorija turi nuspėti naujus

reiškinius. Šie reikalavimai yra gana griežti, todėl dauguma ankstesnių

kosmologinių teorijų neišliko.

Šiuolaikinis mokslas apie Visatą yra paremtas Alberto Einšteino

reliatyvistine traukos teorija, Edvino Hablo tarpgalaktinės astronomijos

pasiekimais ir kvantine mechanika, susiformavusiomis pradedant dvidešimtojo

amžiaus antruoju dešimtmečiu. Jį galima būtų pavadinti nestacionariosios

karštosios Visatos homogeniniu izotropiniu modeliu. Ką reiškia šie žodžiai,

išsiaiškinsime vėliau, dabar gi reikia pradėti nuo ko nors paprastesnio.

Pastaruoju metu yra galutinai suvokta, kad Visatos savybės pilnai

apsprendžia kiekvienos elementariosios dalelės, atomų branduolių, atomų ir

galų gale viso to, iš ko padarytas supantis mus pasaulis, savybes. Jei

Visata būtų kitokia, kitokios būtų
visos šios sistemos. Jų studijos

padeda suvokti pačią Visatą. Sudėtingiausias, ko gero, Visatos produktas

yra žmogus ir pati žmonių visuomenė, tačiau šiuo atveju ryšys su Visatos

savybėmis yra žymiai menkiau suvoktas.

Kuo primityvesnis žmogus arba visuomenė, tuo primityvesnę Visatą jis (ji)

gali įsivaizduoti. Studijuojant požiūrių į Visatą evoliuciją, lengvai

pastebimas siekimas suabsoliutinti žmogaus vaidmenį šioje struktūroje,

tapatinant Visatos centrą su gyvenamu regionu arba bent jau Žeme. Senovės

graikai manė, kad dievai gyvena Olimpo kalne; labai sunku buvo atsisakyti

plokščios Žemės įvaizdžio, o po to ištisus keturiolika šimtmečių –

nuostatos, kad Žemė yra Visatos centras. Kai prieš 500 metų M.Kopernikas

įrodė, kad Žemė skrieja apie Saulę, M.Liuteris pareiškė: „Šitas kvailys

nori visą astronomijos mokslą apversti aukštyn kojomis. Bet, kaip skelbia

Biblija, kaip tik Saulei, o ne Žemei, Jėzus liepė sustoti“. Deja, net

keturis amžius po Koperniko atradimo Saulė ir Saulės sistema vis dar buvo

laikomos žvaigždžių visatos centru, ir tik trečiajame šio amžiaus

dešimtmetyje pagaliau mes suradome tikrąją savo vietą. Pastaraisiais metais

surandama vis daugiau ir daugiau netgi artimų Saulei žvaigždžių, turinčių

planetas, taigi didėja tikimybė, kad ir pati gyvybė Žemėje nėra koks nors

unikalus reiškinys.

Gyvendami mes nuolatos „maudomės“ garsų, kvapų ir šviesos „jūrose“. Jei

tiek rūšių sodrios informacijos gautume iš Visatos gelmių, gal ir ne tokia

paslaptinga ji atrodytų.

Deja, pagrindinis informacijos nešėjas šiuo atveju yra šviesa. Jos atnešama

informacija, kaip matysime, yra tam tikra prasme ribota, ir kai kurios

Visatos paslaptys lieka neatskleistos ir neatrodo, kad kas nors gali

pasikeisti artimoje ateityje. Garsai iš įvairių Visatos objektų mūsų

pasiekti negali, nes tarpžvaigždinėje erdvėje yra labai neblogas vakuumas,

o retkarčiais meteoritų arba atsivežtų kosminiais aparatais uolienų

pavyzdžių pavidale pasiekiantis mus Visatos „kvapas“ nesuteikia itin daug

informacijos apie jos sandarą. Kiek daugiau informacijos gaunama

registruojant įvairios prigimties kosminius spindulius (ne

elektromagnetinių bangų prigimties), tačiau jų registracijai ir

identifikavimui reikalinga labai sudėtinga aparatūra ir subtilūs tyrimo

metodai.

Visata, kuri pati yra mus pagimdžiusi, nuolatos tarsi nori kažką pasakyti

ir stengiasi padėti tą informaciją suprasti. Stebuklinga pagalba yra jau

tai, kad abstrakčiomis matematinėmis formulėmis ar lygtimis galima aprašyti

realius daiktus ir įvykius, juos suprasti ir netgi valdyti. Esminis lūžis

šiame supratime, matyt, buvo padarytas didžiojo Galileo Galilėjaus, kuris

pirmasis suvokė, kad Saulės sistemos planetų paslapčių rakto reikia ieškoti

tyrinėjant įvairius reiškinius pačioje Žemėje. Būtent nuo šių jo tyrimų ir

prasidėjo visiškai naujas Visatos suvokimo etapas. Dangus naktį šiais

laikais labai panašus į matytą prieš daugelį šimtmečių, tačiau žvelgiantis

į jį Žmogus yra kitas, jis naudojasi visiškai kitokiais prietaisais, todėl

ir šios skurdžios informacijos jau pakanka susidaryti patenkinamą stebimos

Visatos dalies įvaizdį.

Kad suvoktomėte, kokio jautrumo aparatūrą gamtos tyrimui šiandien naudoja

fizikai, papasakosiu pirmiausia apie milijardą dolerių kainavusį CERN

(Europos branduolinių tyrimų centro) elektronų ir pozitronų greitintuvą. Jį

sudaro maždaug 27 kilometrų ilgio tunelis, kartais kalnuose tarp

Prancūzijos ir Šveicarijos siekiantis 100 metrų gylį, kuriuo eksperimentų

metu į vieną pusę juda elektronai, o į kitą – pozitronai (elektronų

antidalelės), retkarčiais nukreipiant jų sriautus į laboratoriją, kur

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 2837 žodžiai iš 9444 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.