Thursday, June 18, 2009

ΑΣΤΡΟΝΑΥΤΙΛΙΑ ΙΙ

Γαλαξίας. Η φωτεινή γαλακτόχρωμη ζώνη που περιβάλλει κατά μέγιστο κύκλο τον ουρανό και είναι ιδιαίτερα ορατή κατά τις διαυγείς και ασέληνες καλοκαιρινές νύχτες. Το μέσο επίπεδο αυτής της ζώνης της ουράνιας σφαίρας λέγεται «γαλαξιακό επίπεδο».
Ο γαλαξίας αποτελείται από ένα πλήθος άστρων που το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να ξεχωρίσει μεταξύ τους, επειδή το ένα φαίνεται πολύ κοντά στο άλλο, εξαιτίας της πολύ μεγάλης απόστασής τους από τη Γη. Με τηλεσκόπιο όμως, έστω και μικρό, η γαλακτόχρωμη αυτή ζώνη αναλύεται σε ένα πλήθος αστέρων.
Όλα τα άστρα που βλέπουμε στον ουρανό με γυμνό μάτι, μαζί και το ηλιακό μας σύστημα, ανήκουν στο γαλαξία. Αυτός είναι μια τεράστια συγκέντρωση άστρων (150.000.000.000 περίπου), πλευρικής μορφής πλατυσμένου δίσκου, με ένα σφαιρικό περίπου εξόγκωμα στο μέσο και μορφής τριπλής σπείρας, όταν παρατηρείται από κατεύθυνση γωνιακά κοντινή στο επίπεδο του δίσκου του. Το κεντρικό μέρος του γαλαξία, ο πυρήνας του, παρουσιάζει πολύ μεγαλύτερη συγκέντρωση άστρων. Το κύριο χαρακτηριστικό του γαλαξία είναι η «σπειροειδής» μορφή του. Βρέθηκε (Morgan, 1951) ότι οι διακλαδώσεις του σχηματίζουν τις σπείρες του Περσέα, του Ωρίωνα και του Τοξότη.
Ο γαλαξίας μπορεί να θεωρηθεί σαν δίσκος με διάμετρο 30 Kpc (κιλοπαρσέκ) και πάχος 5 Kpc (1 Kpc = 3,085 x 1016 χλμ.). Ο ήλιος απέχει από το κέντρο αυτού του δίσκου περίπου 10 Kpc. Άρα βρίσκεται περισσότερο προς την άκρη παρά προς το κέντρο του γαλαξία. Από το κέντρο, στο επίπεδο του γαλαξία, εκτείνονται προς την περιφέρεια οι τρεις σπειροειδείς βραχίονές του.
Ο τεράστιος αριθμός των άστρων του γαλαξία διακρίνεται, σύμφωνα με τον Baade, σε δύο τύπους: στα άστρα του πληθυσμού Ι και στα άστρα του πληθυσμού ΙΙ.
Ο πληθυσμός Ι περιλαμβάνει νεότερα σχετικά άστρα, που βρίσκονται στο γαλαξιακό επίπεδο και προπαντός στους βραχίονες. Έχουν μεγάλη περιεκτικότητα σε μέταλλα, ανήκουν συχνά σε ανοιχτά ολιγομελή σχετικά αστρικά σμήνη και παρουσιάζουν μεγάλες ταχύτητες περιστροφής γύρω από το κέντρο του γαλαξία.
Τα άστρα του πληθυσμού ΙΙ συγκροτούν τα σφαιρωτά σμήνη που περιστρέφονται σχετικά αργά γύρω από το γαλαξιακό πυρήνα, σε διάφορα επίπεδα και ανεξάρτητα από τους βραχίονες. Τα άστρα αυτά είναι μεγάλης ηλικίας και έχουν μικρή περιεκτικότητα μετάλλων.
Ο πληθυσμός Ι περιλαμβάνει τα νέα και πολύ φωτεινά άστρα των φασματικών τύπων Ο, Β και Α, ενώ στον πληθυσμό ΙΙ υπάρχουν άστρα τύπου RR Lyrae, μεταβλητά και ερυθροί γίγαντες.
Ο διαστρικός χώρος είναι πλούσιος σε υδρογόνο και νέφη σκόνης στο γαλαξιακό επίπεδο και ιδιαίτερα στους βραχίονες, ενώ στα σφαιρωτά σμήνη δεν παρατηρούνται νέφη υδρογόνου και άλλης διαστρικής ύλης.
Ένα άλλο σπουδαίο χαρακτηριστικό του γαλαξία είναι η διαφορική περιστροφή του, δηλαδή δεν περιστρέφεται ολόκληρος, ως ένα σώμα, γύρω από το κέντρο του, αλλά τα διάφορα άστρα που τον αποτελούν γυρίζουν με διαφορετική ταχύτητα γύρω από το κέντρο του. Αυτή η ταχύτητα γίνεται πιο μεγάλη, όσο η απόσταση του άστρου από το κέντρο είναι μικρότερη.



Ο γαλαξίας μας ανήκει στον τύπο Sb, σύμφωνα με την ταξινόμηση των γαλαξιών του Hubble, όπως και ο γειτονικός γαλαξίας της Ανδρομέδας.Αποδείχτηκε ότι παρόλο τον τεράστιο αριθμό των άστρων του γαλαξία, είναι πολύ απίθανο να πλησιάσουν δύο άστρα τόσο πολύ μεταξύ τους, ώστε να συγκρουστούν.Εκτός από το γαλαξία, στον οποίο ανήκει ο Ήλιος και το πλανητικό σύστημά του, υπάρχουν στο Σύμπαν δισεκατομμύρια παρόμοιοι ή μορφολογικά διαφορετικοί μεγάλοι αστρικοί σχηματισμοί, που ονομάζονται γαλαξίες (παλιότερα είχαν την ονομασία νεφελοειδείς, επειδή συγχέονταν με τα γαλαξιακά νέφη διαστρικής ύλης).Πλησιέστεροι στο δικό μας γαλαξία είναι δύο μικροί ακανόνιστοι γαλαξίες, τα Νέφη του Μαγγελάνου (ορατοί από το νότιο ημισφαίριο) που αποτελούν πιθανότατα δορυφόρους του.Από τους μεγάλους σπειροειδείς γαλαξίες πλησιέστερος είναι της Ανδρομέδας, τεράστιο συγκρότημα 200 και περισσότερων δισεκατομμυρίων άστρων, σε απόσταση περίπου 2 εκατομμυρίων ετών φωτός, μόλις ορατό με γυμνό μάτι στον ομώνυμο αστερισμό.
Διαστολή του σύμπαντος. Η θεωρία σύμφωνα με την οποία οι γαλαξίες και τα εξωγαλαξιακά νεφελώματα απομακρύνονται με μεγάλη ταχύτητα. Η ταχύτητα απομάκρυνσης είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο πιο μακρινοί είναι οι γαλαξίες ή όσο πιο μεγάλη είναι η μεταξύ τους απόσταση. Η ανακάλυψη του φαινομένου αυτού έγινε με βάση την παρατήρηση ότι τα μακρινά αντικείμενα φαίνονται ότι αλλάζουν χρώμα προς το κόκκινο υπακούοντας στο νόμο του φαινομένου Poppler. Στο ίδιο φαινόμενο στηρίζεται και η μεταβολή του ήχου ενός τρένου που πλησιάζει ή απομακρύνεται από την πηγή. Στην περίπτωση που πλησιάζει, ο τόνος του γίνεται πιο οξύς, ενώ, όταν απομακρύνεται, ο τόνος χαμηλώνει. Στην περίπτωση του σύμπαντος που διαστέλλεται, κάθε σώμα που υπάρχει μέσα σε αυτό απομακρύνεται με ταχύτητα ανάλογη προς την απόστασή του από τον παρατηρητή και επομένως το φως που εκπέμπουν τα σώματα γίνεται όλο και πιο ρόδινο. Αυτό στην οπτική αντιστοιχεί σε έναν τόνο πιο χαμηλό, δηλαδή σε μια μικρότερη συχνότητα. Όσο περισσότερο μακριά βρίσκεται ένα αντικείμενο, τόσο πιο γρήγορα κινείται και τόσο πιο κόκκινο μας φαίνεται. Στο σύμπαν που βρίσκεται σε διαστολή, αυτή η μετάθεση του χρώματος προς το κόκκινο επιτρέπει στους αστρονόμους να υπολογίσουν την απόσταση ομάδων αστέρων πάρα πολύ μακρινών. Μια από τις πιο κοντινές ομάδες, ο νεφελοειδής της Ανδρομέδας, δείχνει μια μετάθεση προς το κόκκινο της τάξης 0,05%, που αντιστοιχεί σε απόσταση που διανύει το φως σε 800.000 χρόνια. Αλλά υπάρχουν και νεφελοειδείς που βρίσκονται στα όρια της σημερινής ισχύος των τηλεσκοπίων, οι οποίοι παρουσιάζουν μια μετάθεση προς το κόκκινο 15% περίπου, που αντιστοιχεί σε αποστάσεις εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών φωτός. Είναι πιθανό τέτοιοι νεφελοειδείς να βρίσκονται στα μέσα του δρόμου από τον ισημερινό του σύμπαντος. Η πραγματική ταχύτητα διαστολής, σύμφωνα με μετρήσεις, είναι 0,00000001% περίπου το χρόνο, γεγονός που σημαίνει ότι κάθε δευτερόλεπτο η ακτίνα του σύμπαντος αυξάνεται περίπου δεκαπέντε εκατομμύρια χιλιόμετρα. Δηλαδή το σύμπαν παρουσιάζει μια αύξηση διαστάσεων 1% στο λεπτό. Βασιζόμενοι στη λογική άποψη ότι η ενέργεια ως ποσότητα παραμένει σταθερή στο κλειστό σύμπαν, οπότε η διαστολή του σύμπαντος έχει ως αποτέλεσμα τη διάχυση της ενέργειας σε μεγαλύτερο όγκο με συνέπεια τη συνεχή ελάττωση της θερμότητας, οι επιστήμονες παραδέχτηκαν ότι η διαστολή είναι μια φάση στην πορεία του σύμπαντος. Θεωρητικά το σύμπαν έχει μια περίοδο ταλάντωσης που το φέρνει από μια ακτίνα πολύ μικρή σε μια ακτίνα πολύ μεγάλη και αντίστροφα. Η περίοδος αυτή της ταλάντωσης είναι της τάξης μερικών χιλιάδων εκατομμυρίων ετών φωτός. Συνεπώς τη φάση της διαστολής θα πρέπει να ακολουθήσει το στάδιο της συστολής, οπότε θα μπορούσαμε να πούμε ότι το σύμπαν «αναπνέει». Οι αστρονόμοι Χαμπλ και Χόμενς το 1929 κατόρθωσαν να αποδείξουν ότι το σύμπαν βρίσκεται στη φάση της διαστολής. Αποτέλεσμα της θεωρίας της διαστολής του σύμπαντος είναι η υπόθεση ότι όλα τα νεφελώματα, ακόμη και ο δικός μας Γαλαξίας, προέρχονται από μια τεράστια αρχική μάζα που εξερράγη και τα διάφορα συντρίμμια απομακρύνονται με ταχύτητα ανάλογη με την απόστασή τους. Η γενική θεωρία της σχετικότητας δίνει μια εικόνα του σύμπαντος. Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, το σύμπαν μοιάζει με ένα μεγάλο «πούπουλο», επάνω στο οποίο βρίσκονται σφαίρες που παριστάνουν τους αστέρες. Το «μοντέλο» αυτό, που ήταν επίπεδο στην αρχή, παρουσιάζει μια καμπυλότητα, που δημιουργήθηκε από την παρουσία των σφαιρών. Για να συμπληρωθεί η εικόνα, προσθέτουμε ότι όλα αυτά συμβαίνουν μέσα στο χρόνο και ότι η παραμόρφωση του σύμπαντος δεν είναι στατική και ούτε γίνεται μια για πάντα. Συνεχίζεται κατά τη διάρκεια των αιώνων, γεγονός που την οδηγεί στο να χαράζει καμπύλα σχήματα. Αν η πυκνότητα της ενδογαλαξιακής ύλης που υπάρχει στο σύμπαν είναι αρκετά μεγάλη, η καμπύλη θα είναι έλλειψη και θα φτάσει κάποια μέρα που η έλλειψη θα κλείσει. Αυτή είναι η υπόθεση του κλειστού σύμπαντος. Αν όμως η πυκνότητα της ύλης είναι ανεπαρκής, η καμπύλη θα είναι υπερβολή, η ύλη δε θα ζυγίζει αρκετά και η καμπύλη που προσθέτεται στην ατελείωτη κίνηση της ύλης θα είναι κυρτή, δηλαδή δε θα κλείσει ποτέ. Αυτή είναι η υπόθεση ενός ανοιχτού σύμπαντος, που συνεχώς διαστέλλεται. Επίσης οι αστρονόμοι Gary Welch και G.N. Sastry με τη μελέτη του σμήνους των γαλαξιών, του Coma, απέδειξαν ότι το σύμπαν διαστέλλεται συνεχώς, γεγονός που επιτρέπει να λυθούν πολλά κοσμογονικά προβλήματα. Θεωρείται ότι το φαινόμενο της διαστολής άρχισε πριν 5 δισεκατομμύρια χρόνια και ότι το σύμπαν σήμερα πρέπει να έχει ακτίνα 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Το ερώτημα που ακόμη μένει αναπάντητο είναι κατά πόσο η διαστολή αυτή είναι ένα φαινόμενο μη αντιστρεπτό ή αν, αντίθετα, θα επακολουθήσει κάποτε μια φάση συστολής.
Διαφυγής, ταχύτητα. Για να βγει ένα σώμα έξω από το πεδίο βαρύτητας της Γης, πρέπει να αποκτήσει μια αρχική κατακόρυφη ταχύτητα. Η ταχύτητα αυτή λέγεται ταχύτητα διαφυγής, γιατί όταν ένα σώμα αποκτήσει αυτή την ταχύτητα, απελευθερώνεται από την έλξη της Γης και μπορεί να κινηθεί ελεύθερα μέσα στο αστρικό διάστημα. Σε αυτή την περίπτωση η ελάχιστη κινητική ενέργεια που πρέπει να έχει το σώμα είναι ίση με τη δυναμική του ενέργεια λόγω της έλξης της Γης. Εξισώνοντας τις δύο ενέργειες έχουμε:
όπου G η σταθερά παγκόσμιας έλξης, M και R η μάζα και ακτίνα της Γης αντίστοιχα, m η μάζα του σώματος και υδ η ταχύτητα διαφυγής. Η τελευταία σχέση με απλή επίλυση μας δίνει τον τύπο της ταχύτητας διαφυγής. Αντικαθιστώντας σε αυτή τη σχέση τις αριθμητικές τιμές βρίσκουμε υδ = 11,2 Km/sec. Προς το παρόν είναι αδύνατο να προσδώσουμε σε ένα σώμα αρχική κατακόρυφη ταχύτητα ίση με 11,2 Km/sec. Μπορούμε όμως με έναν πύραυλο να προσδώσουμε στο σώμα σταθερή επιτάχυνση γ λίγο μεγαλύτερη από την επιτάχυνση g της βαρύτητας. Έτσι, η κατακόρυφη ταχύτητα του σώματος συνεχώς αυξάνεται, μέχρις ότου το σώμα αποκτήσει την ταχύτητα διαφυγής. Τότε καταργείται η προωστική δύναμη του πυραύλου και το σώμα κινείται στο αστρικό διάστημα με την ταχύτητα διαφυγής, σύμφωνα με την αρχή της αδράνειας. Το σώμα ελευθερώθηκε από την έλξη της Γης, αλλά κινείται μέσα στο πεδίο βαρύτητας του Ήλιου και των άλλων πλανητών. Έτσι, η τροχιά του δε θα είναι ευθύγραμμη. Υπολογίζεται ότι για να ελευθερωθεί ένα σώμα εντελώς από την έλξη των πλανητών και του Ήλιου, πρέπει η ταχύτητα διαφυγής του να φτάσει στα 16,7 Km/sec.
Προκειμένου για τη Γη και τη Σελήνη έχουμε: ΜΣ = Μr και RΣ = 0,25Rr, όπου RΣ, ΜΣ η ακτίνα και η μάζα της Σελήνης. Αν αντικαταστήσουμε αυτές τις τιμές στον τύπο της ταχύτητας διαφυγής, βρίσκουμε ότι υδΣ = υδ = 11,2 Κm/sec, όπου υδΣ η ταχύτητα διαφυγής της Σελήνης. Και είναι υδΣ = 2,4 Km/sec.
Η ικανότητα ενός ουράνιου σώματος να διατηρεί ατμόσφαιρα εξαρτάται από την ταχύτητα διαφυγής. Κατά τον Jeans, αν η μέση τετραγωνική ταχύτητα είναι το 1/3 της ταχύτητας διαφυγής, το μισό της ατμόσφαιρας θα διαφύγει σε λίγες εβδομάδες, αν είναι το 1/4, τότε θα διαφύγει σε μερικές χιλιάδες χρόνια, και, αν είναι το 1/5, η διαφυγή θα γίνει σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Είναι φανερό, ότι αν η θερμοκρασία είναι πάντοτε 0°C, το υδρογόνο θα παραμείνει στη Γη πρακτικά για απεριόριστο χρόνο και αντίθετα στη Σελήνη ακαριαία θα διαφύγουν το υδρογόνο και το ήλιο. Με κάπως βραδύτερο ρυθμό, αλλά σε σύντομο σχετικά διάστημα, θα διαφύγουν οι υδρατμοί. Το ίδιο θα συμβεί με το οξυγόνο και το άζωτο. Επειδή παλαιότερα η θερμοκρασία της Γης ήταν υψηλή, το υδρογόνο και το ήλιο διέφυγαν κυρίως στο διάστημα, παρέμειναν όμως τα υπόλοιπα αέρια. Στη Σελήνη όμως μόνο τα βαριά «ευγενή» αέρια είναι δυνατό να παρέμειναν. Με βάση την ταχύτητα διαφυγής μπορούμε να έχουμε ενδείξεις και για τη σύσταση της ατμόσφαιρας των άλλων πλανητών.
Εξάντας. Φορητό αστρονομικό όργανο. Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της γωνιώδους απόστασης δύο αντικειμένων και κυρίως για τη μέτρηση του ύψους των αστέρων. Τα βασικά μέρη του οργάνου είναι συνήθως τα εξής: α) Ένας κυκλικός τομέας τόξου 60° - της περιφέρειας, από το οποίο και η ονομασία του. β) Μία άντυγα ΚΓ διαιρεμένη σε 120 μισές μοίρες, που είναι ομόκεντρη στον κυκλικό τομέα. γ) Ένα επίπεδο ακίνητο κάτοπτρο Λ παράλληλο στην ακτίνα ΚΑ. Το κάτω μισό είναι πραγματικό κάτοπτρο και το πάνω μισό διαφανές γυαλί. δ) Ένα επίπεδο κινητό κάτοπτρο Κ κάθετο στο επίπεδο του τομέα που γυρίζει μαζί με την άντυγα ΚΓ. ε) Μια διόπτρα Τ. στ) Ένας κυκλικός βερνιέρος. ζ) Συστήματα έγχρωμων γυαλιών για άνετη παρατήρηση του Ήλιου.
Η γωνιώδης απόσταση Θ δύο αστεριών Σ και Σ' γίνεται ως εξής: Κρατούμε το όργανο ώστε να δούμε με τη διόπτρα από το διαφανές γυαλί του Λ το αστέρι Σ'. Έπειτα στρέφουμε την άντυγα μέχρις ότου το είδωλο του Σ με δύο διαδοχικές ανακλάσεις στα Κ και Λ συμπέσει με το είδωλο του Σ'. Διαβάζουμε έπειτα στο διαιρεμένο τόξο ΑΓ το μέτρο του, που είναι και μέτρο της γωνίας ω. Ο βερνιέρος χρησιμεύει εδώ για πιο ακριβή μέτρηση. Διπλασιάζοντας το μέτρο βρίσκουμε το μέτρο της γωνίας Θ. Πράγματι, αν ΚΕ και ΛΕ είναι αντίστοιχα κάθετοι στα κάτοπτρα Κ και Λ στα σημεία πρόσπτωσης, θα είναι Ζα = Θ + 2β και α = β + Ε. Άρα Θ = 2Ε, επειδή Ε = ω, άρα Θ = 2ω. Για να αποφύγουμε το διπλασιασμό, το τόξο ΑΒ είναι διαιρεμένο σε μισές μοίρες που διαβάζονται ακέραιες.
Έκλειψη. Η φαινομενική εξαφάνιση ενός ουράνιου σώματος από το οπτικό πεδίο ενός άλλου ουράνιου σώματος λόγω της παρεμβολής μεταξύ τους κάποιου άλλου ουράνιου σώματος. Στο ηλιακό μας σύστημα το φαινόμενο της έκλειψης συμβαίνει με τη φαινομενική εξαφάνιση για λίγα λεπτά του Ήλιου ή της Σελήνης, λόγω παρεμβολής μεταξύ Γης και Ήλιου της Σελήνης ή μεταξύ Σελήνης και Ήλιου της Γης. Οι εξαφανίσεις αυτές οφείλονται στη σκιά και παρασκιά που αφήνουν πίσω τους η φωτιζόμενη από τον Ήλιο Σελήνη (Σ) και η Γη (Γ). Παρασκιά δίνουν οι φωτεινές πηγές μεγάλων διαστάσεων όπως π.χ. ο Ήλιος από τις εσωτερικές εφαπτόμενες ακτίνες που σχηματίζουν κόλουρο κώνο, ενώ το παρεμβαλλόμενο σώμα (Σελήνη ή Γη) αφήνει πίσω του κωνική σκιά με τις εξωτερικές εφαπτομένες.
α) Εκλείψεις Σελήνης. Συμβαίνουν όταν η Σελήνη μπει στον κώνο της σκιάς της Γης. Ολική έκλειψη λέγεται όταν μπει ολόκληρη η Σελήνη. Μερική όταν χαθεί ένα μόνο μέρος της. Για να συμβεί έκλειψη Σελήνης θα πρέπει ο κώνος της σκιάς της Γης να διευθύνεται προς την τροχιά της Σελήνης. Για να μπει όμως η Σελήνη μέσα στη γήινη σκιά, όταν έχουμε πανσέληνο (δηλαδή Σελήνη και Ήλιο σε αντίθεση) θα πρέπει τα επίπεδα σεληνιακής και γήινης τροχιάς να συμπίπτουν, οπότε Ήλιος - Γη - Σελήνη θα βρίσκονται στην ίδια ευθεία γραμμή.
Η Σελήνη κατά τις ολικές εκλείψεις παίρνει ένα χαλκοκίτρινο χρώμα, λόγω διάθλασης του σεληνιακού φωτός από τη γήινη ατμόσφαιρα.
β) Εκλείψεις Ήλιου. Συμβαίνουν όταν η σκιά του σεληνιακού δίσκου διατρέχει λωρίδα της γήινης επιφάνειας πλάτους 300 χλμ..
Ολική έκλειψη του Ήλιου συμβαίνει στους τόπους εκείνους που φτάνει η σκιά της Σελήνης. Τότε ο δίσκος της Σελήνης κρύβει το δίσκο του Ήλιου.
Μερική έκλειψη Ήλιου έχουν οι τόποι στους οποίους πέφτει η παρασκιά, οπότε μέρος μόνο του ηλιακού δίσκου κρύβεται από τη Σελήνη.
Δακτυλιοειδή έκλειψη έχουν οι τόποι στους οποίους φτάνει η προέκταση της κωνικής σκιάς, γιατί η Σελήνη απέχει πολύ από τη Γη. Έτσι η Σελήνη αφήνει ακάλυπτο λεπτό δακτύλιο του ηλιακού δίσκου που διαρκεί μέχρι 13 λεπτά (12' 42'').
Τα φαινόμενα που συμβαίνουν κατά τις ηλιακές εκλείψεις είναι εντυπωσιακά. Η σκιά της Σελήνης φαίνεται σαν κινούμενη στήλη καπνού, σαν μαύρο σύννεφο. Πάνω στη Γη πνέει ο άνεμος της έκλειψης, η θερμοκρασία πέφτει, σκιές κινούνται περίεργα στο έδαφος, τα ζώα εκδηλώνουν έντονα την ανησυχία τους, η ψυχολογία του ανθρώπου αλλάζει, στον ουρανό διακρίνονται άστρα (αν και είναι μέρα) κ.ά. Ο δίσκος του Ήλιου για 10'', λίγο πριν και λίγο μετά την ολική του απόκρυψη από τη Σελήνη, φαίνεται να περιβάλλεται από φωτεινό κομπολόι. Κατά τη διάρκεια των ολικών εκλείψεων διακρίνονται με γυμνό μάτι οι προεξοχές της ηλιακής χρωμόσφαιρας και γίνονται αξιόλογες επιστημονικές παρατηρήσεις στο ηλιακό στέμμα, την ατμόσφαιρα του Ήλιου, τα μαγνητικά πεδία, τις ραδιοεκπομπές του Ήλιου κ.ά.
Συχνότητα επανάληψης εκλείψεων. Οι εκλείψεις επαναλαμβάνονται με την ίδια σειρά κάθε 18 χρόνια και 11 μέρες, όσος είναι ο χρόνος 223 συνοδικών μηνών (των 29,53 ημ.) = 6585,3 ημ. Η περίοδος αυτή λέγεται σάρος και οφείλεται στην κίνηση της Σελήνης (αναδρομή των συνδέσμων) σε σχέση προς την κίνηση της Γης, οπότε η τομή των τροχιών τους αλλάζει θέσεις πάνω στην τροχιά της Γης σε 18 χρόνια και 11 ημέρες, αλλά μόνο οι 70 δίνουν ευθυγραμμίσεις για εκλείψεις (29 Σελήνης + 41 Ήλιου). Ο σάρος δίνει βέβαια ημερομηνίες επανάληψης των εκλείψεων, δεν προσδιορίζει όμως τους τόπους που θα διατρέξει η σεληνιακή σκιά. Κάθε χρόνο γίνονται 2-7 εκλείψεις, από τις οποίες 4 ή 5 ηλιακές και 2 ή 3 σεληνιακές. Αν συμβούν μόνο 2, αυτές είναι ηλιακές.
Ακριβή στοιχεία χρόνου και χάρτες εκλείψεων δίνονται στις λεγόμενες αστρονομικές εφημερίδες. Στο ογκώδες βιβλίο του Oppolzer «Canon of eclipses» βρίσκονται πίνακες με ημερομηνίες και χρόνους εκλείψεων, διάρκεια, γεωγραφικό πλάτος και μήκος των τόπων που θα περάσει η σκιά των εκλείψεων κ.ά. Ειδικοί χάρτες δείχνουν, για κάθε 20 χρόνια, το είδος (ολική, μερική, δακτυλιοειδή) και την πορεία (της σκιάς πάνω στη Γη) των εκλείψεων. Έτσι βρίσκουμε ότι η ολική έκλειψη Ήλιου στις 28 Απριλίου 1930 επαναλήφτηκε στις 9 (28 + 11 = 39) Μαΐου 1948 (30 + 18 = 48), επίσης έγινε ορατή στην Ελλάδα στις 20 Μαΐου (9 + 11 = 20) του 1966 (48 + 18 = 66) και ξανασυνέβη στις 31 Μαΐου του 1984, οπότε ήταν ορατή σε άλλους τόπους.
Ο Θαλής ο Μιλήσιος στηρίχτηκε στην περίοδο του σάρου (18 έτη, 11 ημ.) και πρόβλεψε την έκλειψη του Ήλιου της 28ης Μαΐου του 585 π.Χ. Τόσο εντυπωσίασε η πρόβλεψη εκείνη, που σταμάτησε ο επταετής λυδομηδικός πόλεμος.
Λαογραφία - Μυθολογία. Πολλοί λαοί για να εξηγήσουν το φαινόμενο των εκλείψεων δημιούργησαν μύθους με δράκοντες και δαίμονες που προσπαθούν να καταπιούν τον Ήλιο και τη Σελήνη. Οι αρχαίοι Έλληνες ονόμαζαν τις εκλείψεις καθαιρέσεις, επειδή πίστευαν ότι κακές μάγισσες κατέβαζαν από το θρόνο τους τον Ήλιο και τη Σελήνη. Στην αρχαία Βαβυλώνα πίστευαν ότι η Σελήνη περιβάλλεται από 7 κακούς δαίμονες (πνεύματα) που την πιέζουν λυσσασμένα. Ανάλογες δοξασίες εμφανίστηκαν σε όλους τους λαούς.
Εκλειπτική. Ο μέγιστος κύκλος της ετήσιας φαινομενικής τροχιάς του Ήλιου στην ουράνια σφαίρα. Η φαινομενική ετήσια κίνηση του Ήλιου πάνω στην εκλειπτική τροχιά του οφείλεται στην πραγματική κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο. Αποτελεί γεωμετρικό τόπο των διαδοχικών θέσεων.
Η1 ® Η2 ® Η3 ® Η4 ® Η5 ® Η6 ® ...
στις οποίες φαίνεται από τη Γη ο Ήλιος να προβάλλεται πάνω στην ουράνια σφαίρα, καθώς η Γη παίρνει διαδοχικές θέσεις
Γ1 ® Γ2 ® Γ3 ® Γ4 ® Γ5 ® Γ6 ® ...
κατά τη διάρκεια της ετήσιας γύρω από τον Ήλιο περιφοράς της (βλ. σχήμα 1).
Έτσι βλέπουμε από τη Γη κάθε μήνα να προβάλλεται ο Ήλιος πάνω σε έναν αστερισμό που λέγεται οίκος ηλίου ή δωδεκατημόριο 30°. Η ζώνη πλάτους -8° και +8°, δηλαδή 16° πάνω στην εκλειπτική, λέγεται ζωδιακός κύκλος. Επειδή η ακτίνα της ουράνιας σφαίρας σε σχέση με την απόσταση Γης - Ήλιου είναι τεράστια, θεωρούμε ως κέντρο της ουράνιας σφαίρας τη Γη και το γήινο ισημερινό ΙΙ' να συμπίπτει με τον ουράνιο. Πάνω στην εκλειπτική ΕΕ' κινούνται οι προβολές του Ήλιου. Η εκλειπτική τέμνει τον ουράνιο Ισημερινό σε 2 ισημερινά σημεία γ (εαρινό) και γ' (φθινοπωρινό) με γωνία ω = 23° 27' που λέγεται λόξωση της εκλειπτικής (βλ. σχήμα 2).
Κατά την ετήσια φαινομενική κίνηση του Ήλιου πάνω στην εκλειπτική του τροχιά διαμορφώνονται οι 4 ώρες (εποχές του έτους). Ξεκινώντας την 21η Μαρτίου από το εαρινό ισημερινό σημείο γ, ανεβαίνει στο ανώτερο σημείο της τροχιάς του, το θερινό ηλιοστάσιο (22 Ιουνίου), στον τροπικό του Καρκίνου. Εκεί φαίνεται να κάνει στάση, έπειτα κατεβαίνει και συναντά το φθινοπωρινό ισημερινό σημείο γ' (23 Σεπτεμβρίου). Μετά από 3 μήνες φτάνει στο κατώτερο σημείο Ε', το χειμερινό ηλιοστάσιο (22 Δεκεμβρίου), στον τροπικό του Αιγόκερου. Στην πραγματικότητα, στις 22 Δεκεμβρίου η Γη βρίσκεται στο περιήλιο, δηλαδή στο πλησιέστερο προς τον Ήλιο σημείο της ετήσιας τροχιάς της.
Έτος. Η χρονική διάρκεια μιας περιφοράς ενός πλανήτη γύρω από τον Ήλιο. Η διάρκεια του έτους εξαρτάται από τα σημεία αφετηρίας και τερματισμού του πλανήτη στην ετήσια τροχιά του, ανάλογα με την ταχύτητα περιφοράς και την εκκεντρότητα της τροχιάς του.



α) Για τον καθορισμό της διάρκειας του έτους σε ημέρες χρησιμοποιείται η ετήσια φαινομενική κίνηση του Ήλιου στην εκλειπτική τροχιά του, κατά 1° την ημέρα.
β) Για τον καθορισμό διάρκειας της ημέρας χρησιμοποιείται η ημερήσια φαινομενική κίνηση της ουράνιας σφαίρας ή ο χρόνος περιστροφής του πλανήτη γύρω από τον άξονά του.
Ανάλογα με το ποιο χρόνο χρησιμοποιούμε (αστρικό ή ηλιακό) έχουμε αστρική ημέρα, ηλιακή ημέρα, αστρικό έτος, ηλιακό έτος κ.ά. Οι χρονικές διάρκειες περιστροφής και περιφοράς των άλλων ουράνιων σωμάτων δίνονται σε γήινες ημέρες. Με μονάδα το γήινο έτος Τ1 = 1 έτος = 365 ημ. και την απόσταση Γης - Ήλιου α1 = 1 α.μ. βρίσκουμε το χρόνο Τ2 περιφοράς (έτος) σε γήινα έτη όταν γνωρίζουμε την απόστασή του α2 από τον Ήλιο σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Κέπλερ: ή.
Έτσι π.χ. για τον πλανήτη Άρη, που απέχει α2 = 1,6 α.μ. είναι = 4 α.μ., άρα το «αριανό έτος» διαρκεί = 4, δηλαδή Τ2 = 2 γήινα έτη (για την ακρίβεια 1 έτος = 322 ημ.).
Στην αστρονομία για τη μέτρηση του χρόνου (ημέρας, έτους) χρησιμοποιείται η υποθετική κίνηση του εαρινού σημείου γ (θεωρείται σαν αστέρι που κινείται στον ουράνιο θόλο). Εξαιτίας δηλαδή της ημερήσιας περιστροφής της ουράνιας σφαίρας, το σταθερό αυτό σημείο τομής του ισημερινού-εκλειπτικής διαγράφει καθημερινά τέλεια περιφέρεια, όπως τα άλλα αστέρια, και μάλιστα ολόκληρο τον ισημερινό. Έτσι, η χρονική διάρκεια δύο πάνω μεσουρανήσεων του γ λέγεται αστρική ημέρα και ισούται με το χρόνο περιστροφής της Γης που είναι 23 ώρες 56 λεπτά και 4 δευτερόλεπτα.
Επίσης χρησιμοποιείται ο φανταστικός «μέσος ήλιος» που κινείται ισοταχώς, διατρέχει τον ισημερινό (και όχι την εκλειπτική) και συμπληρώνει την περιφέρεια του ισημερινού σε ένα χρόνο, όπως και ο πραγματικός (αληθινός) Ήλιος. Έτσι, η χρονική διάρκεια μεταξύ δύο διαδοχικών πάνω μεσουρανήσεων (μεσημεριών) του κέντρου του «μέσου ήλιου» λέγεται μέση ηλιακή ημέρα και είναι ίση με 24 ώρες, δηλαδή κατά 3 λεπτά και 56 δευτερόλεπτα μεγαλύτερη από την αστρική ημέρα.
Έτος αστρικό. Λέγεται ο χρόνος μιας περιφοράς της Γης γύρω από τον Ήλιο ή ο χρόνος που θέλει ο Ήλιος να διαγράψει την εκλειπτική τροχιά του. Είναι ίσο με 365,256374 μέσες ηλιακές ημέρες ή 366,256374 αστρικές.
Έτος τροπικό ή εποχιακό. Λέγεται ο χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών διαβάσεων του Ήλιου από το σημείο γ. Ισούται με 365,242217 μέσες ηλιακές ημέρες ή 366,242217 περιστροφές της Γης, δηλαδή αστρικές ημέρες.
Έτος ηλιακό. Είναι το χρονικό διάστημα 200 εκατομμυρίων ετών που χρειάζεται ο Ήλιος για μια περιφορά γύρω από τον άξονα του Γαλαξία μας, με ταχύτητα 280 Km/sec.
Έτος ζωής της Γης. Είναι ο χρόνος περιφοράς της γύρω από το γαλαξιακό άξονα, δηλαδή 200 εκατομμ. χρόνια. Αυτό προκύπτει από το γεγονός ότι, αφού η μέχρι σήμερα ζωή της Γης (ηλικία της) είναι περίπου 4.600 εκατομμύρια χρόνια, άρα θα έχει κάνει 23 περιφορές.
Έτος κοσμικό. Είναι ο χρόνος μιας περιστροφής του Γαλαξία μας γύρω από τον άξονά του σε 200 εκατομμ. χρόνια.
Έτος πολιτικό. Το πολιτικό έτος των ημερολογίων έχει ακέραιο αριθμό ημερών, δηλαδή 365 ή 366, και εναρμονίζεται με τις 4 εποχές.
Έτος ανωμαλιακό. Είναι η χρονική διάρκεια μεταξύ δύο διαδοχικών διαβάσεων του Ήλιου από το απόγειο ή το περίγειο της φαινομενικής τροχιάς του. Ισούται με 365,25964 μέσες ηλιακές μέρες.
Έτος του Bessel (βεσελιανό). Το έτος αρχίζει να «μετρά» όταν η ορθή αναφορά του Ήλιου είναι α = 18 ώρες 40 λεπτά, όσο δηλαδή και το μέσο μήκος του Ήλιου L = 280° του πολιτικού έτους, και αρχίζει όπως το πολιτικό, τα μεσάνυχτα της 1ης Ιανουαρίου.
Ηλιακό (ή πλανητικό) σύστημα. Περιοχή του Γαλαξία μας, που αποτελείται από τον Ήλιο, εννέα πλανήτες (Ερμή, Αφροδίτη, Γη, Άρη, Δία, Κρόνο, Ουρανό, Ποσειδώνα, Πλούτωνα), τους φυσικούς δορυφόρους τους, αστεροειδείς, τους κομήτες και τη διαπλανητική ύλη. Έχει διάμετρο 80 αστρονομικές μονάδες (1 α.μ. = 149,6 εκατ. χλμ.). Απέχει 30.000 έτη φωτός από το γαλαξιακό κέντρο και 25 έτη φωτός από το γαλαξιακό επίπεδο. Κέντρο του συστήματος είναι ο Ήλιος, πηγή ζωής και κίνησης όλων των «μελών» του συστήματος.
Όλα τα μέλη του ηλιακού μας συστήματος κινούνται γύρω από τον άξονα περιστροφής του Γαλαξία, με ταχύτητα 280 Km/sec, ώστε να συμπληρώνουν μια περιφορά (ένα χρόνο) σε περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια.
Ο Ήλιος συγκεντρώνει τα 99,8% της ολικής μάζας του συστήματος. Περιστρέφεται αργά γύρω από τον άξονά του σε 27,7 μέρες από τα δυτικά προς τα ανατολικά (όπως και οι πλανήτες), αλλά η κινητική του ροπή μόλις φτάνει τα 0,02 της ροπής όλων των πλανητών. Ο Ήλιος έδωσε την αρχική κίνηση και ροπή αδράνειας στα μέλη του συστήματος και αυτός τα τροφοδοτεί με ζωογόνες ακτινοβολίες φωτός, θερμότητας και κάθε ενέργειας. Οι πιο ενδιαφέρουσες χαρακτηριστικές ιδιότητες του συστήματος είναι οι εξής:
1. Οι πλανήτες διαγράφουν ελλειπτικές τροχιές με τον Ήλιο στις εστίες.
2. Τα επίπεδα των τροχιών βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο υπό μέση γωνία 6° ως προς το επίπεδο του ηλιακού ισημερινού (ή της εκλειπτικής). Μόνο οι τροχιές μεγάλης εκκεντρότητας των Ερμή και Πλούτωνα παρουσιάζουν μεγάλη κλίση ως προς την εκλειπτική.
3. Όλοι οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από άξονα από Δ  Α, εκτός της Αφροδίτης, που κινείται ανάποδα από Α  Δ. Κατά την ανάδρομη φορά (Α  Δ) κινούνται αρκετοί δορυφόροι. Με σωστή φορά κινούνται οι χιλιάδες των αστεροειδών των μικρών πλανητών.
4. Ο άξονας περιστροφής του Ουρανού βρίσκεται στο επίπεδο της τροχιάς του, σαν να «κυλιέται».
5. Οι κομήτες κινούνται γύρω από τον Ήλιο σε ελλειπτικές και παραβολικές τροχιές με σωστή ή ανάδρομη φορά, με σύντομη βασικά περίοδο.
6. Η μετεωρική ύλη (διάττοντες, βολίδες κτλ.) ακολουθεί συνήθως τις τροχιές των πλανητών.
7. Οι «γήινοι πλανήτες»: Ερμής, Αφροδίτη, Γη, Άρης (και Πλούτωνας) έχουν μικρές μάζες αλλά μεγάλες πυκνότητες. Οι πλανήτες όμως «της οικογένειας του Δία»: Δίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδώνας έχουν μεγάλες μάζες, αλλά μικρές πυκνότητες.
8. Οι αποστάσεις των πλανητών από τον Ήλιο δίνονται προσεγγιστικά από τον εμπειρικό νόμο του Μπόντε.
9. Οι μικροί πλανήτες παρουσιάζουν τη μέγιστη (97%) συγκέντρωση μεταξύ των αποστάσεων 2,17 και 3,64 α.μ.
10. Η ολική τους μάζα είναι το 1/847 της γήινης μάζας.
11. Οι περισσότεροι από τους φυσικούς δορυφόρους είναι κανονικοί. Περιφέρονται σε σχεδόν κυκλικές τροχιές γύρω από τον ισημερινό «του οικείου πλανήτη», με μικρότερη απ’ αυτόν κινητική ροπή.
12. Η χημική σύσταση των μελών του ηλιακού συστήματος είναι παρόμοια με αυτή του Ήλιου. Αυτό σημαίνει ότι έγιναν από το ίδιο «αρχικό υλικό». Στον Ήλιο ανακαλύφθηκαν φασματοσκοπικά 70, περίπου, χημικά στοιχεία της Γης, κυρίως όμως υδρογόνο, ήλιο, ασβέστιο, κάλιο, νάτριο, σίδηρος, νικέλιο, πυρίτιο κ.ά. Όμοια με τον Ήλιο χημική σύσταση έχουν ο Δίας και ο Κρόνος.
13. Οι γήινοι πλανήτες Αφροδίτη και Άρης έχουν πετρώματα παρόμοια με της Γης, ενώ στον Ερμή επικρατούν τα μέταλλα. Οι μετεωρίτες, οι κομήτες και οι αστεροειδείς έχουν παρόμοια με τη Γη σύσταση.
14. Η ατμόσφαιρα και τα χημικά στοιχεία διατηρήθηκαν στους πλανήτες (και τους δορυφόρους τους) λόγω μεγάλης «ταχύτητας διαφυγής» μικρών θερμοκρασιών και ισχυρού πεδίου βαρύτητας.
Προέλευση του ηλιακού μας συστήματος: Οι απαντήσεις στο ερώτημα από πού, πώς και πότε δημιουργήθηκε το πλανητικό μας σύστημα δίνονται από διάφορες (παλιές και νέες) φιλοσοφικές και κοσμογονικές θεωρίες, που βασικά διακρίνονται σε δύο κατηγορίες:
α) Στις νεφελικές (αρχικό νεφέλωμα) ή εξελικτικές, όπως των Καντ και Λαπλάς και β) στις δυαδικές ή κατακλυσμικές με «επισκέπτη» ήλιο που απέσπασε υλικό από τον «πρωτοήλιο» μας με διάταξη «πούρου» όπως λ.χ. του Τζινς. Ακολουθούν οι «πρωτοπλανητικές θεωρίες» των Βαϊτσέκερ (1944) και Κάιπερ (1956) με «στροβίλους»-πρωτοπλανήτες, καθώς και οι θεωρίες του Μακρέι και η ηλεκτρομαγνητική θεωρία Άλφβεν.
Υπάρχουν και άλλα, παρόμοια με το δικό μας, ηλιακά-πλανητικά συστήματα. Στα 100 δισεκατομμύρια αστέρων-ήλιων του Γαλαξία μας, υπάρχουν 100 εκατομμ. μέχρι 1 δισεκατομμύρια ηλιακά συστήματα. Συνομήλικοι με τη Γη (5 δισεκατομμύρια έτη) πλανήτες υπάρχουν σε αποστάσεις 20 ετών φωτός.
Η μελλοντική πορεία του πλανητικού μας συστήματος εξαρτάται βασικά από τον Ήλιο. Για πολλά δισεκατομμύρια χρόνια θα εξακολουθούν να ισχύουν οι παγκόσμιοι νόμοι του Νεύτωνα και του Κέπλερ και να υπάρχει «φυσιολογική ζωή», εκτός αν επέλθει βίαιη καταστροφή. Σύμφωνα με μια παραδοχή, το φυσιολογικό τέλος του συστήματος θα προέλθει από «θερμικό θάνατο», λόγω αύξησης της «εντροπίας».
Ηλιακή ενέργεια. Θερμική ενέργεια την οποία ακτινοβολεί αδιάκοπα ο Ήλιος, που αποτελεί την πιο ακίνδυνη, χρήσιμη και ανεξάντλητη πηγή ενέργειας. Ολόκληρη σχεδόν η ενέργεια, την οποία άμεσα ή έμμεσα χρησιμοποιεί ο άνθρωπος, προέρχεται από τον Ήλιο. Οι άνθρακες και το πετρέλαιο δημιουργήθηκαν από τη δράση της ηλιακής ακτινοβολίας με φωτοσυνθετικές διεργασίες που διαρκούν εκατομμύρια χρόνια. Επίσης η ακτινοβολία του Ήλιου είναι απαραίτητη για να πραγματοποιηθούν οι βιολογικές οξειδώσεις των τροφών, που δίνουν την απαραίτητη ενέργεια στον οργανισμό των ανθρώπων και των ζώων. Η ενέργεια που ακτινοβολεί ο Ήλιος είναι τεράστια και προέρχεται από μια πυρηνική αντίδραση κατά την οποία το υδρογόνο μετατρέπεται σε ήλιο, σύμφωνα με τον κύκλο πρωτονίου-πρωτονίου ή τον κύκλο του άνθρακα του Bethe.
Υπολογίζεται ότι κάθε δευτερόλεπτο μεταστοιχειώνονται 700 x 106 τόνοι υδρογόνου: οι 695,3 x 106 γίνονται ήλιο, ενώ οι 4,7 x 106 τόνοι ακτινοβολούνται στο διάστημα ως ενέργεια. Η ποσότητα του υδρογόνου στον Ήλιο είναι τόση, ώστε η ακτινοβολία θα συντηρηθεί για πολλά δισεκατομμύρια χρόνια. Από όλη όμως αυτή την ενέργεια η Γη δέχεται κάθε δευτερόλεπτο 1,8.1017 Joule. Η ενέργεια αυτή είναι αρκετή για να λιώσει σ’ ένα χρόνο στρώμα από πάγο ύψους 37 μέτρων σ’ ολόκληρη την επιφάνεια της Γης και αποτελεί το 43% της ολικής ενέργειας που φτάνει στα ανώτερα ατμοσφαιρικά στρώματα. Το υπόλοιπο ποσοστό απορροφάται ή ανακλάται από τα αιωρούμενα στην ατμόσφαιρα σωματίδια. Από τις διάφορες μετρήσεις βρέθηκε ότι ένα τετραγωνικό εκατοστό της επιφάνειας της Γης δέχεται περίπου μια θερμίδα σε κάθε λεπτό. Υπολογίζεται ότι ολόκληρη η Γη δέχεται, σε 10 μέρες, ενέργεια ισοδύναμη μ’ αυτή που μπορούν να δώσουν όλα τα γνωστά αποθέματα άνθρακα και πετρελαίου. Από τη συνολική ενέργεια που φτάνει κάθε χρόνο στη γη (575 δισ. δισεκατομμυρίων θερμίδες), το 1/4 φτάνει στις ηπείρους και είναι εκμεταλλεύσιμο. Η ηλιακή ενέργεια δεν κατανέμεται ομοιόμορφα στη Γη, αλλά εξαρτάται από τη γεωγραφική θέση, την τοπογραφία, τις μετεωρολογικές συνθήκες και τη ρύπανση της ατμόσφαιρας.
Προσπάθειες των ανθρώπων από τα αρχαία χρόνια, περισσότερο πειραματικές, γιατί δεν υπήρχε η σημερινή τεράστια ενεργειακή ανάγκη, άνοιξαν το δρόμο στους ερευνητές να μελετήσουν την απεριόριστη ηλιακή ενέργεια και τις εφαρμογές της. Μεταξύ αυτών περιλαμβάνονται και ο Αρχιμήδης, ο Ήρωνας, ο Ανθέμιος και πολλοί άλλοι στη συνέχεια.
Η ηλιακή ενέργεια αποτελεί μία από τις εναλλακτικές μορφές ενέργειας και βρίσκει εφαρμογή σε πολλούς επιστημονικούς τομείς, όπως για παράδειγμα στην αστροναυτική (τεχνητοί δορυφόροι, διαστημόπλοια κτλ.). Επίσης έχει κατασκευαστεί μια μεγάλη ποικιλία από συσκευές καθημερινής χρήσης οι οποίες λειτουργούν με ηλιακή ενέργεια (συσκευές μαγειρέματος, ανεμιστήρες, ηλιακά ραδιόφωνα, συστήματα θέρμανσης σπιτιών κ.ά.). Στα γαλλικά Πυρηναία, ένα τεράστιο κάτοπτρο που αποτελείται από 3.500 μικρούς καθρέφτες, συγκεντρώνει το ηλιακό φως και το στέλνει σε μια περιορισμένη περιοχή, αναπτύσσοντας θερμοκρασία 3.000°C, χρήσιμη για επιστημονικά πειράματα. Ο Ήλιος λοιπόν είναι μια τεράστια γεννήτρια, που παράγει ενέργεια και που ίσως δώσει τη λύση στο παγκόσμιο ενεργειακό πρόβλημα.
Θεοδόλιχος. Αστρονομικό όργανο που χρησιμοποιείται για μετρήσεις των οριζόντιων συντεταγμένων (αζιμούθιου Α, ύψους υ) αστέρων του γεωγραφικού πλάτους φ, της μεσημβρινής γραμμής του ζενίθ και άλλων γεωδαιτικοαστρονομικών προσδιορισμών. Ανάλογα με τη θέση της διόπτρας ξεχωρίζουμε έκκεντρο και επίκεντρο θεοδόλιχο.
Ο θεοδόλιχος αποτελείται από ένα αστρονομικό τηλεσκόπιο, στον αντικειμενικό φακό του οποίου είναι ενσωματωμένο σταυρόνημα, δηλαδή δύο κλωστές από λευκόχρυσο που διασταυρώνονται, για να έχουμε καλύτερη σκόπευση (το σταυρόνημα μας καθορίζει και τον οπτικό άξονα του τηλεσκοπίου) και δύο κύκλους αριθμημένους σε μοίρες από 0°-360°: τον αζιμουθιακό ή οριζόντιο ΗΗ΄, που μετράει τα αζιμούθια Α, και τον υψομετρικό ή κατακόρυφο, που μετράει τα ύψη υ.
Ο κυκλικός δίσκος ΗΗ΄ στηρίζεται σε τρεις ισοπεδωτικούς κοχλίες, με τους οποίους μπορεί να γίνει οριζόντιος (αλταζιμουθιακό στήριγμα). Στο κέντρο αυτού του δίσκου και κάθετα στο επίπεδό του στερεώνεται άξονας ΑΒ που σκεπάζεται σε όλο το μήκος του από κοίλο σωλήνα, ο οποίος μπορεί να γυρίζει γύρω από τον άξονα ΑΒ ελεύθερα και χωρίς μεγάλες τριβές. Στο κατώτερο άκρο Α αυτού του σωλήνα είναι προσαρμοσμένη μια βελόνα β, κάθετη στον άξονα ΑΒ. Ο δίσκος ΚΚ΄ είναι στερεωμένος στον άξονα ΑΒ. Ο δίσκος ΚΚ΄ είναι στερεωμένος στο σωλήνα και γυρίζει μαζί του γύρω από τον άξονα ΑΒ, στον οποίο είναι πάντα παράλληλος. Κατά τον ίδιο χρόνο και η βελόνα γυρίζει στο επίπεδο ΗΗ΄.
Το τηλεσκόπιο ΤΤ΄ γυρίζει μπροστά στο δίσκο ΚΚ΄, γύρω από έναν άξονα που περνάει από το κέντρο του ΚΚ΄ και είναι κάθετος στο επίκεντρο του ΚΚ΄, επομένως παράλληλος στο επίπεδο της βελόνας β, δηλαδή στο επίπεδο ΗΗ΄. Στο τηλεσκόπιο είναι προσαρμοσμένη η βελόνα γ, που γυρίζει στο επίπεδο ΚΚ΄, όταν το τηλεσκόπιο γυρίζει μπροστά στο δίσκο ΚΚ΄. Έτσι όταν με τους ισοπεδωτικούς κοχλίες κάνουμε το δίσκο ΗΗ΄ οριζόντιο, ορίζουμε τη θέση Βδ της βελόνας γ ως θέση αναφοράς, όταν ο οπτικός άξονας του τηλεσκοπίου σκοπεύει το ζενίθ. Με αφετηρία λοιπόν τη θέση αναφοράς Βδ της βελόνας, σκοπεύουμε ένα αστέρι Σ και παίρνουμε τη γωνία που στράφηκε η βελόνα από τη θέση αναφοράς, όταν το αστέρι έρθει στο κέντρο του σταυρονήματος του τηλεσκοπίου. Αυτή η γωνία είναι η ζενιθιακή απόσταση Ζ του αστεριού Σ. Το ύψος του βρίσκεται από την ισότητα υ = 90° - Ζ.
Το αζιμούθιο το μετράμε στο δίσκο ΗΗ΄. Σκοπεύουμε πρώτα το νότο Ν και παίρνουμε τη θέση αναφοράς της βελόνας β πάνω στο επίπεδο ΗΗ΄. Με αφετηρία λοιπόν τη θέση αναφοράς, σκοπεύουμε το αστέρι Σ. Η γωνία που στράφηκε η βελόνα β, μας δίνει το αζιμούθιο του αστεριού Σ.
Μπορούμε επίσης να μετρήσουμε τη γωνιώδη απόσταση δύο αστεριών Σ1 και Σ2 με διπλή σκόπευση, πρώτα του Σ1 και έπειτα του Σ2. Γωνιώδης απόσταση των αστεριών Σ1 και Σ2 είναι η διαφορά των μετρήσεων των δύο αστεριών.
Ο θεοδόλιχος παρουσιάζει διάφορα σφάλματα, όπως: 1. Σφάλμα κατεύθυνσης. 2. Σφάλμα εκκεντρότητας. 3. Σφάλμα διαίρεσης της άντυγας. 4. Σφάλματα κατασκευαστικά.
Γι’ αυτό, για γωνιομετρήσεις μεγαλύτερης ακρίβειας, χρησιμοποιούνται οι θεοδόλιχοι τύπου WILD T4 και KERN DKM2A.
Χρησιμοποιείται επίσης και ο αυτογραφικός θεοδόλιχος, ο οποίος έχει κατάλληλη αυτογραφική διάταξη, ώστε είναι δυνατό να καταγράφονται αυτόματα, από δύο γραφίδες, σε χαρτί όλες οι οριζόντιες και κατακόρυφες κινήσεις του τηλεσκοπίου του θεοδόλιχου.
Μαύρη τρύπα. Πρόκειται για κάποιο «αντικείμενο» στο διάστημα που έχει καταρρεύσει κάτω από τις δικές του δυνάμεις βαρύτητας σε τέτοιο βαθμό, ώστε η ταχύτητα διαφυγής του έχει εξισωθεί με την ταχύτητα του φωτός. Οι μαύρες τρύπες θεωρούνται ότι προέρχονται από εκρήξεις αστέρων supernova, στις οποίες ο πυρήνας της ύλης που απέμεινε μετά την έκρηξη είναι πολύ μεγάλος (αρκετές ηλιακές μάζες). Ο πυρήνας της ύλης αυτής συνεχίζει τη συστολή του, με αποτέλεσμα να παραχθεί ένα πολύ μεγάλο πεδίο βαρύτητας. Τελικά φτάνει στο σημείο όπου το πεδίο είναι αρκετά ισχυρό, ώστε να μην επιτρέπει διαρροές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Το αντικείμενο έχει γίνει τότε μια μαύρη τρύπα. Το όριο όπου φτάνει το σημείο της κρίσιμης τιμής του πεδίου βαρύτητας καλείται «event horizon» (ορίζοντας γεγονότων, θα λέγαμε) και είναι αδύνατο να ανιχνεύσει κάποιος το τι συμβαίνει εκεί. Η εμπειρική μαρτυρία της παρατήρησης των μαύρων τρυπών στηρίζεται στο γεγονός της επίδρασής τους στην περιβάλλουσα ύλη. Άρα, αν μια μαύρη τρύπα σχηματίσει διπλό αστέρα με κάποιο άλλο σώμα, θα έλξει και θα συλλέξει ύλη απ΄ αυτό το σώμα. Η ύλη που φεύγει από το αστρικό αυτό σώμα πρώτα σχηματίζει έναν περιστρεφόμενο δίσκο γύρω από τη μαύρη τρύπα, στον οποίο η ύλη συμπιέζεται και θερμαίνεται σε τέτοιο βαθμό, ώστε εκπέμπει ακτίνες Χ. Στον αστερισμό Κύκνος υπάρχει μια πηγή ακτίνων Χ, ο Κύκνος Χ-1, που αποτελείται από ένα υπεργιγαντιαίο σώμα το οποίο περιστρέφεται γύρω από ένα μικρό αόρατο συνοδό που έχει μάζα δεκαπλάσια του Ήλιου. Το συνοδό σώμα θεωρείται πως είναι μαύρη τρύπα. Οι μαύρες τρύπες έχουν επίσης προβληθεί ως εστίες quasars (κβάζαρ) και κυμάτων βαρύτητας. Η θεωρητική μελέτη των μαύρων τρυπών εμπεριέχει τη χρήση της γενικής θεωρίας της σχετικότητας. Οι θεωρητικοί δέχονται επίσης την ύπαρξη μαύρων τρυπών (με μάζα της τάξης περίπου 1011 kgr και ακτίνα γύρω στα 10-11 μ.). Τέτοια σώματα πρέπει να έχουν σχηματιστεί λίγο μετά τη «μεγάλη έκρηξη» (big bang), κατά τη δημιουργία δηλαδή του σύμπαντος. Η εφαρμογή αρχών κβαντομηχανικής στη θεωρία της βαρύτητας δείχνει ότι μπορεί να υπάρχει απώλεια ενέργειας με την εκτόξευση σωματιδίων στα όριά τους.
Μεταβλητοί αστέρες. Άστρα που η λαμπρότητά τους παρουσιάζει μεταβολές. Διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, με τις αντίστοιχες υποδιαιρέσεις τους:
Α. ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΙ ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΙ: 1. Μεταβλητοί με εκλείψεις. 2. Μεταβλητοί σύντομης περιόδου. 3. Μεταβλητοί μακράς περιόδου.
1. Μεταβλητοί με εκλείψεις. Η αυξομείωση της λαμπρότητάς τους είναι αποτέλεσμα μερικής ή ολικής έκλειψης, που συμβαίνει όταν έχουμε δύο σώματα της ίδιας ή διαφορετικής λαμπρότητας, τα οποία περιφέρονται γύρω από το κέντρο μάζας τους με τρόπο, ώστε το ένα να παρεμβάλλεται ανάμεσα στο άλλο και τον παρατηρητή. Η μέση περίοδός τους είναι περίπου τρεις μέρες. Στη διάρκεια αυτή συμβαίνει ένα «πρωτεύον» ελάχιστο, όταν παθαίνει έκλειψη ο λαμπρότερος αστέρας, και ένα «δευτερεύον», όταν παθαίνει έκλειψη ο αμυδρότερος. Γνωστότερος αστέρας της κατηγορίας αυτής είναι ο Αλγκόλ (ή β Περσέα), ενώ γνωστοί είναι και οι β Λύρας, VV Κηφέα.
2. Μεταβλητοί σύντομης περιόδου. Η λαμπρότητα των αστέρων αυτών μεταβάλλεται, γιατί διαδοχικά αυτοί διαστέλλονται και συστέλλονται. Ανάλογες περιοδικές μεταβολές συμβαίνουν και στις θερμοκρασίες τους. Μια κατηγορία βραχυπερίοδων μεταβλητών είναι οι κηφείδες. Στο Γαλαξία μας είναι σήμερα γνωστοί περίπου 450 κηφείδες με μέση περίοδο περίπου πέντε μέρες. Υπάρχουν και άλλοι βραχυπερίοδοι μεταβλητοί που η περίοδός τους κυμαίνεται από μερικές ώρες ως αρκετές μέρες. Όλοι αυτοί οι αστέρες είναι γίγαντες ή υπεργίγαντες, ενώ οι κηφείδες πάλλονται περιοδικά γύρω από τη μέση θέση ισορροπίας τους, με περίοδο που είναι αντίστροφα ανάλογη προς την τετραγωνική ρίζα της πυκνότητάς τους.
3. Μεταβλητοί μακράς περιόδου. Η λαμπρότητα των αστέρων αυτών αυξομειώνεται με περίοδο που κυμαίνεται από 60 μέρες μέχρι 2 χρόνια. Για τους αστέρες αυτούς δε γνωρίζουμε πολλά. Το πιθανότερο είναι ότι συμβαίνει μια περιοδική ανάπλαση της επιφάνειάς τους. Γνωστότερος αστέρας της κατηγορίας αυτής είναι ο Θαυμάσιος του Κήτους, ένας ερυθρός υπεργίγαντας με δεκαπλάσια μάζα από την αντίστοιχη του Ήλιου και περίοδο μεταξύ 320 και 365 ημερών.
Β. ΜΗ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΙ ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΙ: 1. Ανώμαλοι μεταβλητοί. 2. Νεοφανείς (Novae). 3. Υπερνεοφανείς (Supernovae).
Από τις παραπάνω κατηγορίες μόνον οι μεταβλητοί με εκλείψεις μεταβάλλουν τη λαμπρότητά τους λόγω εξωτερικού αιτίου, ενώ όλοι οι άλλοι τη μεταβάλλουν λόγω εσωτερικών αιτίων.
Οι λαμπρότητες των μεταβλητών αστέρων εκτιμώνται με διάφορες μεθόδους, όπως φωτογραφικά, με τη βοήθεια μικροφωτόμετρου, φωτοηλεκτρικά, με τη βοήθεια κατάλληλων φωτοηλεκτρικών κυττάρων και αυτόματων καταγραφέων, φωτομετρικά κτλ.
Οι περισσότεροι από τους μεταβλητούς αστέρες ανήκουν στους γίγαντες, εκτός από μερικούς ανώμαλους που είναι νάνοι. Η λαμπρότητα των μεταβλητών μακράς περιόδου και των ανώμαλων μεταβλητών είναι 100 φορές μεγαλύτερη από τη λαμπρότητα του Ήλιου, ενώ οι μεταβλητοί σύντομης περιόδου και οι νεοφανείς έχουν λαμπρότητα κατά 100 ως 10.000 φορές μεγαλύτερη από την αντίστοιχη του Ήλιου. Ο δείκτης χρώματος και η θερμοκρασία των περισσότερων μεταβλητών μεταβάλλονται, καθώς επίσης και η ακτινική τους ταχύτητα.
1. Ανώμαλοι μεταβλητοί. Οι αστέρες αυτοί είναι σχετικά νέοι και διακρίνονται σε πολλούς τύπους με κοινά χαρακτηριστικά.
2. Νεοφανείς. Είναι αστέρες που με γυμνό μάτι συνήθως δε φαίνονται όταν βρίσκονται πριν από την ανάλαμψή τους. Ξαφνικά, όμως, λάμπουν σε ένα σημείο του ουρανού και αφού φτάσουν στο μέγιστο της λαμπρότητάς τους κατεβαίνουν σιγά σιγά στο αρχικό τους μέγεθος. Αυτό οφείλεται σε απότομη διαστολή της θερμής τους ύλης που συνοδεύεται από αντίστοιχη έκρηξη και απελευθέρωση ενέργειας λόγω της μετατροπής του υδρογόνου σε ήλιο. Συνήθως η ανάλαμψη των αστέρων αυτών συμβαίνει μια φορά. Υπάρχουν, όμως, νεοφανείς που αναλάμπουν δύο και τρεις φορές.
3. Υπερνεοφανείς. Είναι ίδιοι με τους νεοφανείς, αλλά τα φαινόμενα που συμβαίνουν σε αυτούς είναι πολύ μεγαλύτερης διάρκειας. Η λαμπρότητά τους μπορεί να φτάσει να είναι 100.000.000 φορές μεγαλύτερη από τη λαμπρότητα του Ήλιου. Υπάρχουν δύο τύποι υπερνεοφανών, ανάλογα με το μηχανισμό έκρηξής τους. Οι αστέρες του πρώτου τύπου έχουν απόλυτο μέγεθος ως -19 και το φάσμα τους παρουσιάζει ανεξήγητες πλατιές ταινίες. Οι αστέρες του δεύτερου τύπου έχουν απόλυτο μέγεθος ως -14 και έχουν περίβλημα πλούσιο σε υδρογόνο. Γνωστός υπερνεοφανής αστέρας είναι ο αστέρας του Κέπλερ κ.ά.
Μετάπτωση. Φυσικό φαινόμενο το οποίο εκτελείται σε περιστροφική κίνηση. Αν παρατηρηθεί από πάνω προσεκτικά μια σβούρα που περιστρέφεται γρήγορα, γίνεται φανερό ότι το άκρο του άξονα της σβούρας εκτελεί μια σύνθετη κίνηση. Η κίνηση αυτή έχει δύο συνισταμένες: μια κυκλική κίνηση, που ονομάζεται μετάπτωση, και μια ταλάντωση που ονομάζεται κλόνηση. Συνεπώς το άκρο του άξονα της σβούρας κινείται μέσα σε δύο κύκλους διαγράφοντας μια αρκετά σύνθετη καμπύλη τροχιά.
Μετάπτωση των ισημεριών. Τα φαινόμενα της μετάπτωσης και της κλόνησης εμφανίζονται και στην κίνηση της Γης. Ως γνωστό, το σχήμα του πλανήτη μας είναι ελλειψοειδές εκ περιστροφής. Κατά την κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο, η διεύθυνση του άξονα περιστροφής της (ΓΓ΄) τείνει να διατηρηθεί αμετάβλητη ως προς το επίπεδο της εκλειπτικής, με το οποίο σχηματίζει γωνία 66°30΄. Στη Γη, όμως, επενεργούν εξωτερικές δυνάμεις που οφείλονται στις έλξεις του Ήλιου και της Σελήνης στη Γη αντίστοιχα. Έστω F1 και F2 οι έλξεις που ασκεί ο Ήλιος στα σημεία εξόγκωσης του γήινου ελλειψοειδούς· οι έλξεις αυτές είναι άνισες, λόγω διαφορετικών αποστάσεων των σημείων εξόγκωσης από τον Ήλιο (προφανώς μεγαλύτερη είναι η F1). Οι δύο αυτές έλξεις δημιουργούν πάνω στη Γη μια ροπή που τείνει να φέρει τον άξονα της Γης (ΓΓ΄) κάθετο προς το επίπεδο της εκλειπτικής. Λόγω της ροπής αυτής ο άξονας της Γης κινείται μεταπτωτικά και σε διάστημα περίπου 260 αιώνων διαγράφει μια πλήρη επιφάνεια κώνου. Η προέκταση του άξονα της Γης διαγράφει πάνω στην ουράνια σφαίρα έναν κύκλο που έχει κέντρο το σημείο Κ. Ο άξονας του κώνου ΚΟ είναι κάθετος προς το επίπεδο της εκλειπτικής. Άμεση συνέπεια της μετάπτωσης αυτής του γήινου άξονα είναι η αλλαγή του Πολικού αστέρα, δηλαδή του απλανούς αστέρα από τον οποίο περνά η προέκταση του άξονα περιστροφής της Γης. Επίσης, κατά τη διάρκεια του έτους η ροπή που προκαλεί τη μετάπτωση δεν είναι σταθερή, αλλά γίνεται μέγιστη κατά τα ηλιοστάσια και ελάχιστη (μηδενική) κατά τις ισημερίες. Η μετάπτωση παρατηρήθηκε από τον Έλληνα αστρονόμο Ίππαρχο (190-120 π.Χ.).
Κατά την κίνηση της Γης έχουμε και τη λεγόμενη κλόνηση του άξονα περιστροφής της. Η κίνηση της μετάπτωσης του άξονα δεν είναι ομαλή, γιατί η θέση του Ήλιου ως προς το γήινο ισημερινό μεταβάλλεται συνέχεια. Λόγω και της σεληνιακής έλξης στα δύο ελλειψοειδή εξογκώματα της Γης, ο άξονας περιστροφής της Γης, μαζί με τη μετάπτωσή του, εκτελεί και μικρή ταλάντωση, που ονομάζεται κλόνηση του άξονα. Η κλόνηση έχει περίοδο 19 ετών, γιατί η Σελήνη και ο Ήλιος παίρνουν την ίδια θέση ως προς τη Γη κάθε 19 έτη.
Μονόπολα. Ιδιόμορφα «μαγνητικά σωματίδια» με τον έναν πόλο στη Γη και τον άλλο σε άπειρη θεωρητικά απόσταση μέσα στο σύμπαν. Η βασική θεωρία του μαγνητισμού παραδέχεται ότι οι μαγνήτες εμφανίζονται με μορφή «διπόλων», με τους συμβατικούς πόλους «βόρειο» και «νότιο». Πριν από το 1970, Άγγλοι φυσικοί στο Μάντσεστερ ανακάλυψαν την ύπαρξη ενός μονοπολικού «μαγνητικού σωματιδίου», που έφτασε στη Γη, αφού διέσχισε τον άπειρο διαστημικό χώρο ως ηλεκτρόνιο ή ουδετερόνιο.
Την ύπαρξη μονοπολικών μαγνητών υποστήριξε ο Άγγλος φυσικός Ρ. Α. Μ. Dirac (βραβείο Νόμπελ, 1933), αλλά μέχρι σήμερα δε βρέθηκε μαγνήτης μόνο με έναν πόλο.
Στις 16 Αυγούστου 1975 Αμερικανοί φυσικοί των πανεπιστημίων Χιούστον και Μπέρκλεϊ ανάγγειλαν ότι είχαν επισημάνει ένα «μονόπολο», δηλαδή ένα μονοπολικό μαγνήτη. Η επισήμανση έγινε με ειδικό μαγνητογράφο τοποθετημένο σε αερόστατο παρατηρητήριο.
Τα ίχνη της τροχιάς του «μαγνητικού σωματιδίου» αποτυπώθηκαν πάνω σε λεπτά πλαστικά φύλλα και φωτογραφικά φιλμ. Με την υπόθεση ότι ο δεύτερος πόλος του μαγνήτη βρίσκεται κάπου στο απέραντο διάστημα, εμφανίζεται ξανά η έννοια του διπόλου. Ο δρ. Κόλβιγκ, από την ομάδα ερευνών του πανεπιστημίου Μπέρκλεϊ, δήλωσε ότι «αν τελικά επιβεβαιωθεί εργαστηριακά η ύπαρξη του μονοπολικού αυτού μαγνητικού σωματιδίου, θα πρέπει να αναθεωρηθούν πολλές θεωρίες της φυσικής».
Η σημαντική, όμως, αυτή ανακάλυψη θα πρέπει να επαληθευτεί με την ανακάλυψη και άλλων μονόπολων, τα οποία φτάνουν στη Γη.
Επίσημες επιστημονικές ανακοινώσεις για τα μονόπολα έγιναν στο Διεθνές Συνέδριο Κοσμικών Ακτίνων που έγινε τέλη Αυγούστου 1975 στο Ινστιτούτο Φυσικής Max Planck στο Μόναχο.
Η σπουδή, η καθαρή έρευνα και οι εφαρμογές των μονοπολικών αυτών «μαγνητικά φορτισμένων» μαγνητικών «σωματιδίων» αποτελεί αντικείμενο έρευνας ενός καινούριου κλάδου της αστροφυσικής, της φυσικής των μονοπόλων.
Ουρανογραφία. Ειδικός κλάδος της πρακτικής αστρονομίας που ασχολείται με την ανεύρεση και αναγνώριση αστερισμών, αστέρων, πλανητών, κομητών, δορυφόρων κ.ά. Χρησιμοποιεί εμπειρικές μεθόδους και τεχνική, ειδικούς κατάλογους αστέρων, όπου αναγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά θέσης, μεγέθους, χρώματος, φασματικού τύπου, ειδικούς χάρτες και άτλαντες ουρανού κ.ά. Για τη γρήγορη και εύκολη αναγνώριση αστερισμών στον ουρανό, χρησιμοποιείται η γραμμοδαισία, που αποτελεί μια χρήσιμη μέθοδο για το σκοπό αυτό.
Οι λαμπροί αστέρες συνδέονται μεταξύ τους με ευθύγραμμα τμήματα, έτσι που το σύνολο των γραμμών μάς δίνει το περίγραμμα ζώου ή αντικειμένου που απεικονίζει ο αστερισμός, π.χ. τα τετράπλευρα και οι ουρές των αστερισμών της Μεγάλης και Μικρής Άρκτου, του Πήγασου, του Δράκοντα, του Λαγού, τα σχήματα W, Μ, Σ της Κασσιόπης, τα πεντάπλευρα των Διδύμων, του Ηνίοχου, τα τρίγωνα των αστερισμών Τρίγωνο Βόρειου και Νότιου ημισφαιρίου κ.ά., το τετράπλευρο του Πήγασου και η ουρά της Ανδρομέδας ως το α Περσέα, που σχηματίζουν τεράστια Άρκτο, το ρομβοειδές της Παρθένου, το τραπεζοειδές του Λέοντα, το απιδοειδές του Βοώτη, το μικρό μακρόστενο παραλληλόγραμμο της Λύρας. Εξάλλου ο Βέγας (α Λύρα) κατέχει την κορυφή ορθογώνιου τριγώνου με τον Πολικό (α Μικρής Άρκτου) και τον Αρκτούρο (α Βοώτη). Η Ομάδα των Υάδων στα αριστερά του Ταύρου αποτελείται από 5 αστέρες σε σχήμα Υ ή V με λαμπρότερο το Λαμπαδία ή Aldebaran (α Ταύρου μεγ. 1,1). Στην προέκταση των «τριών μάγων» δ, ε, ζ προς ΝΑ συναντούμε το λαμπρότατο Σείριο (α Μεγάλου Κυνός), μεγέθους -1.6.
Η αναγνώριση των αστέρων αρχίζει από το γνωστό αστερισμό της Μ. Άρκτου και ύστερα από τον Πολικό. Οι μέχρι του 6ου μεγέθους ορατοί με γυμνό μάτι αστέρες είναι περίπου 7.000 (και στα δύο ημισφαίρια) και κατανέμονται όπως δείχνει ο Πίνακας μεγεθών αστέρων.
Όλοι οι αστέρες κατανέμονται σε 88 ομάδες-αστερισμούς με αραβικά και ελληνικά ονόματα ζώων και ηρώων της μυθολογίας.
Η Διεθνής Αστρονομική Ένωση (ΙAU) διατήρησε τα αρχαία ονόματα, αλλά με συμβολική συγκεκριμένη γραφή λατινική, π.χ. Ανδρομέδα = Andromeda, Πήγασος = Pegasus, Κηφεύς = Cepheus, Κήτος = Cetus, Πυξίς = Pyxis, Αντλία = Antlia, Λύρα = Lyra κ.ά.
Από τους 88 αστερισμούς, στον ελληνικό ουρανό, δηλαδή σε γεωγραφικό πλάτος βορ.+30 και γεωγραφικό μήκος ανατολικά από 22° (1h29') ως 30° (2h): οι 6 παραπόλιοι είναι αειφανείς όλη τη νύχτα και όλες τις εποχές (Μ. και Μ. Άρκτος, Δράκοντας ανάμεσά τους και απέναντι τα 3 Κ: Κηφέας-Κασσιόπη-Καμηλοπάρδαλη).
Οι 19 του νότιου πόλου είναι αφανείς, αόρατοι σε μας.
Οι 63 είναι αμφιφανείς. Ορισμένες ώρες και εποχές. Είναι 23 βόρειοι, 12 ζωδιακοί και 28 νότιοι (από τους 47).
Οι απλανείς αστέρες που αποτελούν τους αστερισμούς, διατηρούν στην ουράνια σφαίρα σχεδόν σταθερές τις μεταξύ τους αποστάσεις, γι' αυτό τα σχήματα των αστερισμών διατηρούνται αμετάβλητα. Αυτό διευκολύνει πολύ την αναγνώρισή τους, αρκεί να βρούμε έναν τουλάχιστο λαμπρό τους αστέρα και να έχουμε υπόψη μας σχετικές θέσεις αποστάσεις διάφορων άλλων αστέρων.
Στους χάρτες ουρανού, κάθε ημισφαίριο χωρίζεται σε 24 ωριαίους των 15°=360° και 9 παράλληλους των 10°=90° από τον ισημερινό ως τους πόλους.
Η περιφέρεια του χάρτη είναι διαιρεμένη σε 365 μέρες και 12 μήνες του έτους. Έτσι ο κύκλος του ουρανού χωρίζεται σε 12 τομείς που αντιστοιχούν στα 12 ζώδια της εκλειπτικής ζωδιακής ζώνης των 8° και 8°= 16°. Η τομή του ισημερινού και της εκλειπτικής δίνει το εαρινό ισημερινό σημείο γ και το φθινοπωρινό γ', διαμετρικά αντίθετο του γ.
Την 21η Μαρτίου (εαρινή ισημερία) ο ήλιος μπαίνει (προβάλλεται) στον αστερισμό (ζώδιο) των Ιχθύων, αλλά εξακολουθούμε να λέμε 1ο ζώδιο τον Κριό (21 Μαρτίου.-19 Απριλίου), 2ο τον Ταύρο (20 Απριλίου-20 Μαΐου) αντί του Κριού κ.ο.κ.
Κατά την περιγραφή-αναγνώριση των αστερισμών θα δεχτούμε ότι καθένας βρίσκεται στην πάνω μεσουράνησή του, οπότε, όταν στραφούμε προς το Νότο, ο μήνας είναι πάνω (καθώς κρατάμε κατακόρυφα το χάρτη), ο Βορράς είναι πάνω από τον αστερισμό, ο Νότος κάτω, η Ανατολή αριστερά μας και η Δύση δεξιά μας. Αντίθετα, όταν στραφούμε προς το Βορρά, φέρουμε (στρίβουμε) το χάρτη, ώστε ο μήνας παρατήρησης να είναι κάτω, οπότε ή Ανατολή είναι δεξιά και η Δύση αριστερά.
ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: α) Λόγω της ημερήσιας περιστροφής της Γης από Δ προς Α, μας φαίνεται ότι όλα τα αστέρια και ο ουράνιος θόλος περιστρέφονται (φαινόμενη κίνηση) από Α προς Δ, διαγράφοντας τόξο, παράλληλα προς τον ισημερινό, ανάλογα με την απόκλιση δ. Ανάλογα με την ορθή αναφορά του α θα μεσουρανήσει την αστρική στιγμή t=α και μετά από 6 περίπου ώρες θα δύσει.
β) Ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος φ του τόπου, θα «έρχεται» κάθε εποχή και ανάλογο τμήμα του ουρανού με αμφιφανείς αστερισμούς που θα έχουν δ, πάνω από τον ορίζοντα του τόπου (90-φ)-(-δ).
Αρχίζουμε λοιπόν από τη Μ. Άρκτο. Αποτελείται από 7 ευδιάκριτα αστέρια μεγέθους 2. Το τετράπλευρο αβγδ απεικονίζει το σώμα και η τεθλασμένη γραμμή είναι η ουρά της Άρκτου. Πάνω από τον προτελευταίο αστέρα ζ της ουράς βρίσκεται ένα μικρό αστεράκι μεγέθους 4-4,5 γνωστό ως Ιππέας ή Ταχυδρόμος. Είναι το υπ' αριθ. 80 Μ. Άρκτου ή g, αραβικά Σεϊδάκ, ελληνικά Δοκιμή, διεθνώς Alcor. Στην αρχαιότητα χρησίμευε ως δοκιμαστής καλής όρασης.
Αν προεκτείνουμε τη γραμμή βα 4-5 φορές θα συναντήσουμε τον Πολικό αστέρα (2ου μεγέθ.) στο άκρο της ουράς της Μ. Άρκτου, σε σχήμα όμοιο της Μ. Άρκτου, αλλά αντεστραμμένο. Συνεχίζοντας ανακαλύπτουμε τους αμυδρούς αστέρες δ, ε και του τετράπλευρου ζ, η και γ (Φερκάντ 3,1), β (Κοχάμπ 2,2) στη θέση των β και α της Μ. Άρκτου αντίστοιχα.
Σε συμμετρική ως προς τον Πολικό θέση, απέναντι της Μ. Άρκτου, βρίσκεται το W της Κασσιόπης.
Προεκτείνοντας τη γδ της Μ. Άρκτου συναντάμε το λαμπρό αστέρα (μεγ. 0,1) Βέγα (α Λύρας) πέρα από το τετράπλευρο της Μ. Άρκτου.
Η ουρά λ και υζχεδ Δράκοντα αρχίζει κοντά στο α Μ. Άρκτου, περικλείνει το τετράπλευρο της Μ. Άρκτου και καταλήγει στο μικρό τετράπλευρο ξνβγ της κεφαλής του φιδιού.
Το «σπιτάκι» του Κηφέα βρίσκεται μεταξύ Πολικού-Κασσιόπης-εδ Δράκοντα.
Η Καμηλοπάρδαλη δε διακρίνεται με γυμνό μάτι, γιατί αποτελείται από αμυδρούς αστέρες. Το κεφάλι της φτάνει ως τον Πολικό. Η προέκταση βα της Μ. Άρκτου περνά από τον Πολικό, το ζ Κηφέα και καταλήγει στην πλευρά βα του μεγάλου τετράπλευρου Πήγασου, με τους αστέρες (α) Μarkab2,6, (b) Scheat2,6, (γ) Algenib2,9. Ο δ Πήγασου είναι ο α Ανδρομέδας αστέρας μεγ. 2,2 Σιράχ (Alpieratz) που βρίσκεται στην προέκταση δ Μ. Άρκτου, γ Κηφέα, β Κασσιόπης. Ο Πήγασος μοιάζει με τη Μ. Άρκτο, αλλά η ουρά ανήκει στην Ανδρομέδα.
Στο άκρο της ουράς αντί δ Ανδρομέδας, βρίσκεται ο α Περσέα (Μιρφάκ μεγ. 1,9) και από το ένα και το άλλο μέρος οι β (Algol) και γ συγκροτούν το τόξο του Περσέα. Συνέχεια της ουράς, ο δ Περσέα και πιο πέρα συναντάμε το λαμπρό (μεγ. 0,2) αστέρα Αίγα ή Capella α Ηνίοχου, στην προέκταση της δα Μ. Άρκτου, όπου με τον Πολικό και α Μ. Άρκτου σχηματίζουν ορθογώνιο τρίγωνο. Στην απέναντι του Capella κορυφή του πεντάγωνου του Ηνίοχου βρίσκεται αντί του δ Ηνίοχου, ο β Ταύρου (Ελνάδ μεγ. 1,8) και δίπλα του ο ι Ηνίοχου.
Στο ζωδιακό κύκλο της εκλειπτικής ο α Ταύρου (Aldebaran μεγ. 1,1) γνωστός ως Λαμπαδίας, ανήκει στις Υάδες και βρίσκεται στην προέκταση δα Μ. Άρκτου- Capella-αι Ηνίοχου.
Η Πούλια (Πλειάδες) με τα 7 αμυδρά αστεράκια της και την Αλκυόνη ανήκει στον Ταύρο, στην προέκταση δ, ε, ζ, η Περσέα.
Πέρα από τις Πλειάδες, κάτω από την Ανδρομέδα βρίσκεται το ζώδιο του Κριού, με τον α (Χαμίλ μεγ. 2,2). Οι αστέρες β, γ και η Ιχθύονα αποτελούν ευδιάκριτη τεθλασμένη γραμμή. Οι Ιχθύες κάτω από τον Πήγασο. Πέρα του Λαμπαδία συναντάμε τους λαμπρούς αστέρες γ (Bellatrix μεγ. 1,7), α (Betelgeuse μεταβλητός), β (Rigel μεγ. 0,2) κ (Σαΐφ μεγ. 2,2) του διπλού τετράπλευρου του Ωρίωνα, που χωρίζεται λοξά από τους Τρεις Μάγους δ, ε, ζ του Τελαμώνα.
Στην προέκταση των Τριών Μάγων δ, ε, ζ συναντάμε το λαμπρότερο αστέρα του ουρανού Σ ε ί ρ ι ο (μεγ. -1,6) α Μεγάλου Κυνός.
Από την άλλη μεριά αριστερά, στα δυτικά και στην προέκταση της διαγωνίου δβ της Μ. Άρκτου συναντάμε τον Πολυδεύκη ή Pollux, αστέρα μεγέθους 1,2 β Διδύμων, δίπλα του ο Κάστορας (α Διδύμων μεγ. 1,6) και οι ε, μ, γ, δ σχηματίζουν το πεντάγωνο των διδύμων.
Οι α και β βρίσκονται αν προεκτείνουμε την αβ Ηνίοχου.
Κάτω απ' τους Δίδυμους, αριστερά (δυτικά) των γ, α Ωρίωνα βρίσκεται ο λαμπρός αστέρας Προκύων (α Μικρού Κυνός μεγ. 0,5) και δίπλα του ο β Μ. Κυνός μεγ. 3,1.
Ο Γαλαξίας και οι σπείρες αποτελούν σημεία αναφοράς και προσανατολισμού αστέρων και αστερισμών.
Μεταξύ Κασσιόπης και Βέγα (α Λύρας) ο «σταυρός» του Κύκνου με 5 αστέρια, στη μέση ο γ και άνω ο α (Deneb μεγ. 1,3). Και πιο πέρα ο λαμπρός αστέρας Αλτάιρ, δηλαδή ιπτάμενος αετός (α Αετού μεγ. 0,9). Οι αστέρες Βέγας-Αλτάιρ-Deneb σχηματίζουν ισοσκελές τρίγωνο, ευδιάκριτο όλο το καλοκαίρι.
Η προέκταση της διαγωνίου α-γ της Μ. Άρκτου προς ΝΔ συναντά το λαμπρό αστέρα Στάχυ ή Spica (α Παρθένου μεγ. 1,2).
Στην προέκταση της ουράς της Μ. Άρκτου βρίσκεται ο λαμπρός (μεγ. 0,2) Αρκτούρος (οδηγός της Άρκτου) αστέρας α Βοώτη σε σχήμα απιδοειδές. Αρκτούρος-Βέγας-Πολικός σχηματίζουν ορθογώνιο τρίγωνο.
Πιο πάνω, ο Μαργαρίτης (α Βορ. Στεφάνου μεγ. -2). Στο άκρο της ευθείας Πολικού και α- β Μ. Άρκτου θα συναντήσουμε το μακρόστενο τραπέζιο του Λέοντα με δύο λαμπρούς αστέρες, το Βασιλίσκο (α Λέοντα - Regelus μεγ. 1,3) στην καρδιά του Λιονταριού και το β Denebola μεγ. 2,2 στην ουρά.
Παγκόσμιο ημερολόγιο. Σύστημα μέτρησης χρόνου που αποτελείται από 4 ισότιμες τριμηνίες των 31+30+30+30=91 ημερών, άρα το έτος έχει 4x91=364 ημέρες (αντί 365 ή 366). Κάθε τριμηνία έχει ακριβώς 13 εβδομάδες, άρα 4x13=52. Αυτό σημαίνει ότι ημερομηνίες και γιορτές παραμένουν σταθερές την ίδια μέρα της εβδομάδας, κάθε χρόνο. Από τα 200 σχέδια που είχαν υποβληθεί στην τότε Κοινωνία των Εθνών προκρίθηκε του Ιταλού Μαστροφίνι, μαθηματικού και φιλόσοφου, που τελικά όμως δεν υιοθετήθηκε.
Πρωτοχρονιά και πρωτομηνιές των πρώτων μηνών (Ιανουαρίου-Απριλίου-Ιουλίου-Οκτωβρίου) αρχίζουν πάντα Κυριακή και έχουν 31η ημέρα την Τρίτη. Οι δεύτεροι μήνες αρχίζουν Τετάρτη και οι τρίτοι (Μάρτιος-Ιούνιος-Σεπτέμβριος-Δεκέμβριος) των 30 ημερών αρχίζουν Παρασκευή και λήγουν Σάββατο. Υπάρχουν επίσης και δυο «λευκές ημέρες» που όμως δεν ανήκουν στις ημέρες της εβδομάδας. Η 365η μέρα τοποθετείται στο τέλος Δεκεμβρίου και θεωρείται ημέρα αργίας, «ημέρα του Έτους». Η 366η ημέρα των δίσεκτων ετών τοποθετείται στο τέλος του πρώτου εξάμηνου –μετά την 30ή Ιουνίου– και θεωρείται αργία για διεθνή εορτασμό.
Κατά το παγκόσμιο ημερολόγιο όλες οι γιορτές θεωρούνται σταθερής ημερομηνίας και ημέρας, όπως π.χ. το Πάσχα πάντοτε την Κυριακή 8 Απριλίου, τα Χριστούγεννα πάντοτε Δευτέρα, 15 Αυγούστου πάντοτε Τετάρτη, 28 Οκτωβρίου Σάββατο, Θεοφάνια Παρασκευή. Προσκρούει όμως στα θρησκευτικά εορτολόγια και τα πασχάλια ιουδαίων και χριστιανών, ραμαζάνια μουσουλμάνων κ.ά., κυρίως στο θέμα «λύσης της ημέρας της εβδομάδας» στις δύο λευκές ημέρες.
Άλλο σχέδιο παγκόσμιου ημερολογίου (με δύο λευκές ημέρες) 13 μηνών και 52 εβδομάδων, δηλαδή 52x7=364 ημερών προτάθηκε από τον Α. Comptè. Δε διαιρούνταν όμως οι 13 μήνες ακριβώς σε εξάμηνα, τρίμηνα και μήνες.
Το 1975 προτάθηκε νέο παγκόσμιο ημερολόγιο από το Φραγκισκανό μοναχό Evarist Kieszez με μια «εμβόλιμη» εβδομάδα κάθε 5 ή 6 έτη, με κύκλο επαναλήψεων 4x7=28 έτη.
ΠΑΛΑΙΟ ΗΜΕΡΟΛΟΓΙΟ.Τό 45πχ ό Σωσιγένης ό Αλεξανδρινός επιμήκυνε τό έτος 45 στίς 445 ημέρες , εξού τό έτος ονομάσθη «annum confusionis».Έπειτα επρόσθεσε στούς Ρωμαϊκούς μήνες τών 29 καί 30 ημερών μία ή δύο ημέρες , ώστε νά συμπληρώση 365 ημέρες. Κάθε 4 χρόνια τό έτος θά είχε 366 ημέρες. Υπολόγιζε δηλαδή τό τροπικό έτος σέ 365, 25 οπότε 1ημέρα κάθε 4 έτη εξομάλυνε τήν διαφορά. Ή μία αυτή ημέρα προστέθηκε στόν Φεβρουάριο πού είχε 28 ημέρες (ήταν αφιερωμένος στούς θεούς τού κάτω κόσμου) καί μπήκε μετά τήν έκτη πρό τών Καλενδών καί από τότε τά έτη αυτά ονομάσθηκαν «δίσεκτα». Τό ημερολόγιο αυτό τό ονόμασαν «Ιουλιάνο» λόγω τού Καίσαρος πού ήταν Αυτοκράτωρ τήν εποχή αυτή καί σήμερα είναι γνωστό ώς Παλαιό ημερολόγιο.
ΝΕΟ ΗΜΕΡΟΛΟΓΙΟ. Τό παλαιό ημερολόγιο κάθε 128 έτη έχανε ΜΙΑ ημέρα . Τό έτος 1582μχ είχε χάσει 10 ολόκληρες ημέρες. Αυτό διότι ό Σωσιγένης υπολόγιζε σέ 365,25 αντί γιά 365,242217, πράγμα πού τόν 14ον αιώνα επισήμανε ό Νικηφόρος Γρηγοράς.
Ό αστρονόμος Λίλιος από τήν Καλαβρία, προσπέρασε 10 ημέρες τό 1582μχ καί από 4 Φεβρουαρίου ήρθε 15 Φεβρουαρίου καί ώρισε από τά έτη 1400, 1500, 1600 κτλ νά είναι δίσεκτα μόνο αυτά πού διαιρούνται διά τού 400. Έτσι μείωνε τόν αριθμό τών δισέκτων καί τήν απόκλιση από τό τροπικό. Τό ημερολόγιο αυτό ονομάσθη «Γρηγοριανό» καί υιοθετήθηκε από τήν Ελλάδα τό 1923.
Παλίρροια. Φαινόμενο διπλής κύμανσης ρευστών μαζών στη γήινη επιφάνεια, όπως π.χ. υγρών, αερίων, μάγματος κ.ά.
Προκαλείται από τη διαφορετική έλξη που ασκεί η Σελήνη πάνω στην επιφάνεια και μέσα στο κέντρο της υδρογείου με αποτέλεσμα άλλοτε την ανύψωση των νερών (πλημμυρίδα) προς τη διεύθυνση Σελήνης-Γης κι άλλοτε την πτώση της στάθμης των νερών (αμπώτιδα) κατά τις κάθετες συνιστώσες-διευθύνσεις.
Παλίρροια, λοιπόν, είναι αυτή η διπλή κίνηση (άμπωτη-πλημμυρίδα) και είναι μεγαλύτερη σε έκταση, ένταση, μέγεθος, όταν εκτός της Σελήνης επιδρά και ο Ήλιος (αποτέλεσμα παρέλξεων των τριών σωμάτων).
Τα αποτελέσματα αυτού του παλιρροϊκού κύματος είναι: α) Η βαθμιαία επιβράδυνση (φρενάρισμα) της γήινης περιστροφής, δηλαδή η αύξηση της διάρκειας του ημερονυκτίου κατά 0,0016 sec/ακτίνα.
Το σφάλμα του «Χρονομέτρου-Γη» έφτασε μέσα σε 20 αιώνες σε 1.168 sec.
β) Η αύξηση της ταχύτητας περιφοράς της Σελήνης γύρω από τη Γη, λόγω της αρχής διατήρησης της κινητικής ροπής με συνέπεια τη βαθμιαία φυγοκεντρική απομάκρυνση, ώσπου να εξισωθούν οι χρόνοι περιφοράς της Σελήνης (σεληνιακός μήνας) και περιστροφής της Γης (ημερονύκτιο) στις 47 σημερινές ημέρες. Αυτό βέβαια θα συμβεί μετά από 50  109 χρόνια.
γ) Έμμεσο αποτέλεσμα της σεληνιακής έλξης είναι η πλάτυνση της υδρογείου σφαίρας στους πόλους.
Οι παλίρροιες στα διάφορα σημεία της υδρογείου συμβαίνουν μετά τη μεσουράνηση της Σελήνης.
Στο σχήμα 1 βλέπουμε ότι η ανά μονάδα μάζας έλξη F στο σημείο Μ είναι ΜΣ, ενώ στο κέντρο Κ είναι ΚΡ. Αναλύουμε τη ΜΣ στις ΜΛ=ΚΡ και ΜΠ (που προκαλεί ανύψωση των νερών). Αναλύουμε στη συνέχεια τη ΜΠ σε δύο συνιστώσες κάθετες, από τις οποίες η ακτινική ΜΑ εξουδετερώνει τη βαρύτητα στα ισημερινά σημεία Ι και I’, ενώ την αυξάνει στους πόλους (άρα έχουμε πτώση της στάθμης των νερών). Η εφαπτομενική συνιστώσα ΜΕ κινεί τις υδάτινες μάζες προς τα σημεία Ι και I’, οπότε τις ανυψώνει.
Η παλιρροιογόνος δύναμη F είναι διαφορά των έλξεων της μονάδας μάζας στην επιφάνεια Fε και στο κέντρο Fκ της Γης. Δηλαδή:
όπου Μ = μάζα της Σελήνης, α = απόσταση Σελήνης-Γης σε γήινες ακτίνες R (α = 60  R = 60  6.370 = 382.200 χλμ., ΜΣ = 1/81,5  ΜΓ = 1/81,5  600  1021 χλγ. και το g = 10 m/s2). Εάν τεθούν τα στοιχεία αυτά στην προηγούμενη σχέση, προκύπτει έλξη (–) F = –8  108 Κρ = –8  109 Νt.
Το φαινόμενο της παλίρροιας είναι περισσότερο έντονο στις ακτές των ωκεανών παρά στις κλειστές θάλασσες, όπως π.χ. η Μεσόγειος. Στις ακτές της Μάγχης το «παλιρροϊκό εύρος» φτάνει τα 16 μ., ενώ στην πρώτη θέση βρίσκεται η περιοχή της Μπάγια Φουντ με 20 μ. Σε περιπτώσεις που η μορφολογία των ακτών είναι κατάλληλη, οι παλίρροιες δημιουργούν παλιρροϊκά ρεύματα, των οποίων η φορά της κίνησης αλλάζει σε κανονικά χρονικά διαστήματα. Το ρεύμα του Ευρίπου στη Χαλκίδα είναι χαρακτηριστικό δείγμα τέτοιας κίνησης (βλ. λ. Ευρίπου, πορθμός).Σε μερικά ποτάμια της Νότιας Αμερικής, όπως και στο Γιαγκ Τσε Κιαγκ της Κίνας, τα παλιρροϊκά ρεύματα των ακτών περνούν μέσα στην κοίτη τους και δημιουργούν κίνηση των νερών αντίθετης φοράς. Αποτέλεσμα αυτών των κινήσεων είναι να παρασύρονται οι ποτάμιες προσχώσεις και να σχηματίζονται μικροί προστατευμένοι όρμοι στα όρια της παλίρροιας.
Η παλίρροια με τη διπλή καθημερινή της ροή κινεί δισεκατομμύρια τόνους νερού, διαμορφώνει τις ακτές, αλλά ταυτόχρονα αποτελεί μια ενεργειακά εκμεταλλεύσιμη πηγή. Το πρώτο παλιρροϊκό εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής του κόσμου εγκαταστάθηκε και άρχισε να λειτουργεί το 1966 στον ποταμό Ρανς της Βόρειας Γαλλίας. Το εργοστάσιο εκμεταλλεύεται το «παλιρροϊκό εύρος» των 13 περίπου μέτρων της Μάγχης και συμπληρώνεται από ένα σταθμό παραγωγής που διαθέτει 24 στροβιλογεννήτριες. Ένα παρόμοιο πρόγραμμα για τη χρησιμοποίηση της παλιρροϊκής δύναμης εφαρμόζεται στον κόλπο Πασαμακόντι ανάμεσα στην πολιτεία Μέιν (ΗΠΑ) και τον Καναδά.
Περιφορά. Η κίνηση ενός ουράνιου σώματος γύρω από ένα άλλο, μεγαλύτερης μάζας. Κατά τέτοια κίνηση περιφέρονται η Γη και όλοι οι πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος γύρω από τον Ήλιο, σε ελλειπτικές τροχιές. Οι δορυφόροι των πλανητών κινούνται ανάλογα γύρω από τους πλανήτες τους. Η διάρκεια της περιφοράς ενός πλανήτη γύρω από τον Ήλιο του λέγεται περίοδος ή αστρικό έτος. Σε ορισμένες περιπτώσεις η περιφορά γίνεται όχι γύρω από άλλο ουράνιο σώμα, αλλά γύρω από το κοινό κέντρο βάρους του συστήματος δύο ή περισσότερων ουράνιων σωμάτων. Στην περίπτωση αυτή εξυπακούεται ότι οι μάζες των δύο σωμάτων δε διαφέρουν κατά πολύ, διαφορετικά το κοινό κέντρο μάζας συμπίπτει κατά προσέγγιση με το κέντρο μάζας του μικρότερου σώματος. Παράδειγμα της περίπτωσης αυτής είναι η περιφορά δύο αστέρων που αποτελούν σύστημα διπλού αστέρα, γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους.
Η περιφορά εκτελείται κάτω από την επίδραση δύο παραγόντων: της αμοιβαίας έλξης μεταξύ πλανήτη και Ήλιου και μίας υποτιθέμενης αρχικής ταχύτητας που είχε ο πλανήτης. Αποδεικνύεται μαθηματικά ότι στην περίπτωση αυτή η τροχιά του πλανήτη (ή του δορυφόρου) γίνεται σε ένα επίπεδο και έχει σχήμα έλλειψης. Στο ηλιακό μας σύστημα τα επίπεδα των τροχιών των πλανητών δε βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο, αλλά σχηματίζουν μικρές γωνίες μεταξύ τους. Επιπρόσθετα, οι πλανήτες κινούνται κατά την ίδια κατεύθυνση. Η τροχιά της Γης ονομάζεται εκλειπτική και σχηματίζει γωνία 66°33' με τον άξονα περιστροφής της. Η κλίση αυτή του γήινου άξονα σε σχέση με την εκλειπτική προκαλεί, εκτός από τη μεταβολή της διάρκειας ημέρας και νύχτας (βλ. λ. περιστροφή), και τη μεταβολή του ποσού θερμοκρασίας που δέχεται μία δεδομένη περιοχή της Γης από τον Ήλιο κατά τις διάφορες εποχές του έτους.
Η μία εστία της έλλειψης που σχηματίζει η περιφορά του πλανήτη (ή του δορυφόρου) καταλαμβάνεται από το κέντρο μάζας του Ήλιου (ή του πλανήτη στην περίπτωση δορυφόρου). Καθώς το περιφερόμενο ουράνιο σώμα πλησιάζει προς το σώμα γύρω από το οποίο περιφέρεται, η ταχύτητά του μεγαλώνει· αντίθετα ελαττώνεται, όταν απομακρύνεται από εκείνο. Το σημείο της τροχιάς που είναι πλησιέστερο στον Ήλιο (ή στον πλανήτη, στην περίπτωση δορυφόρου) λέγεται περιήλιο, ενώ το περισσότερο απομακρυσμένο αφήλιο.
Η περιφορά των ουράνιων σωμάτων ρυθμίζεται από ορισμένους θεμελιώδεις νόμους που αποτελούν συστατικό στοιχείο της ουράνιας μηχανικής. Οι νόμοι αυτοί διατυπώθηκαν αρχικά από τον Κέπλερ με βάση τις παρατηρήσεις του Τίχο Μπράχε. Σε συνέχεια τεκμηριώθηκαν θεωρητικά και αποδείχθηκαν από το Νεύτωνα. Σύμφωνα με τους νόμους αυτούς, η ακτίνα που ενώνει τον Ήλιο με τον πλανήτη διαγράφει ίσα εμβαδά σε ίσους χρόνους και οι κύβοι των περιόδων περιφοράς δυο πλανητών που περιφέρονται γύρω από έναν ήλιο είναι ανάλογοι προς τα τετράγωνα των μεγάλων ημιαξόνων των ελλείψεων των τροχιών τους.
Ειδικές περιπτώσεις περιφοράς ουράνιων σωμάτων γύρω από έναν ήλιο είναι εκείνες των κομητών. Οι κομήτες διαγράφουν τροχιές μεγάλης εκκεντρότητας (πολύ συμπιεσμένες ελλείψεις) με μεγάλη περίοδο (εκατοντάδων ή χιλιάδων ετών). Ακόμα, υπάρχουν κομήτες που διαγράφουν παραβολικές ή υπερβολικές τροχιές, δηλαδή ανοιχτές καμπύλες, η εστία των οποίων βρίσκεται στο κέντρο μάζας του ήλιου. Τα σώματα αυτά περνούν μία μόνο φορά από κάθε σημείο της τροχιάς τους και τελικά χάνονται στο διάστημα. Η παραβολική τροχιά διαφέρει από την υπερβολική κατά το ότι στην πρώτη το σώμα που τη διαγράφει έρχεται από ένα σημείο του διαστήματος και κατευθύνεται πάλι στο ίδιο (που θεωρητικά βρίσκεται στο άπειρο), ενώ στη δεύτερη προέρχεται από ένα σημείο και κατευθύνεται σε ένα άλλο σημείο του απείρου. Η ταχύτητα του ουράνιου σώματος είναι μεγαλύτερη στην περίπτωση της υπερβολικής τροχιάς.
Πλανήτη. Ουράνιο σώμα που πλανάται, κινείται δηλαδή γύρω από ένα κέντρο ή εστία σε κυκλικές ή ελλειπτικές τροχιές. Την εστία-κέντρο κατέχει ένας απλανής αστέρας-ήλιος, ο οποίος τροφοδοτεί με κάθε είδους ακτινοβόλα ενέργεια τον πλανήτη. Οι πλανήτες, σε αντίθεση προς τους απλανείς ήλιους, δεν εκπέμπουν δικό τους φως. Είναι ετερόφωτα ουράνια σώματα που ανακλούν το ηλιακό φως. Έχουν συνήθως ατμόσφαιρα, μερικοί έχουν φυσικούς δορυφόρους και άλλοι διασπάστηκαν σε πολλούς μικρούς πλανήτες. Ως σήμερα γνωρίζουμε ότι στο δικό μας πλανητικό σύστημα υπάρχουν 9 μεγάλοι πλανήτες, 32 φυσικοί δορυφόροι, 1.600 μικροί (αστεροειδείς) πλανήτες, και ότι μόνο ένας πλανήτης κατοικείται από λογικά όντα, τους ανθρώπους.
Υποστηρίχτηκε ότι υπάρχει (ή υπήρχε) και 10ος πλανήτης κοντά στον Ήλιο, ο Ήφαιστος, και, ακόμη, ότι πιθανόν στη θέση των αστεροειδών να υπήρχε πλανήτης που διασπάστηκε σε χιλιάδες μικρότερους. Ο «πλανήτης» όμως αυτός, που βρισκόταν σε μια πιθανή μέση απόσταση α = 2,8 α.μ. μεταξύ Άρη και Δία, θα έπρεπε να είναι τουλάχιστον ίσος με τη Γη. Αλλά η υπόθεση της «διάσπασης» πλανήτη σε 1.600 μικρούς προσκρούει στο γεγονός ότι όλο μαζί το υλικό των αστεροειδών μόλις που καλύπτει το 1/20 της σεληνιακής μάζας.
Οι πλανήτες εκτελούν πραγματικές κινήσεις γύρω στον Ήλιο, σύμφωνα με τους νόμους της ουράνιας μηχανικής. Σε σχέση όμως προς τις κινήσεις της Γης βλέπουμε συνδυασμένες φαινομενικές κινήσεις. Ανάλογα με τις θέσεις που έχουν Γη και πλανήτης βλέπουμε από τη Γη τον πλανήτη σαν να προβάλλεται πάνω στον ουρανό. Έτσι φαίνεται ότι διαγράφει μεγάλα ορθοδρομικά τόξα, όταν κινείται «κατ' ορθήν φοράν», και μικρότερα τόξα αναδρομικά, όταν κινείται «κατ' ανάδρομον φοράν»,δηλαδή από Α προς Δ με μεγαλύτερη ταχύτητα. Τα σημεία της τροχιάς όπου οι πλανήτες φαίνονται σαν να «στέκονται», ονομάζονται στάσεις ή στηριγμοί.
Κινήσεις των πλανητών. Όλες οι κινήσεις των πλανητών (περιφορά γύρω από τον Ήλιο, περιστροφή γύρω από τον άξονά τους, κλόνηση, λίκνιση, μετάπτωση κ.ά.) προέκυψαν από την «αρχική κίνηση» κατά το χρόνο της δημιουργίας τους. Η στροφορμή και η ροπή αδράνειάς τους είναι η αρχική ενέργεια που τους κρατά σε κίνηση και ζωή εδώ και περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Η μάζα, λοιπόν, και οι διαστάσεις, σε συνδυασμό με τη θέση-απόσταση από τον Ήλιο, καθορίζουν τη μορφή της τροχιάς, την ταχύτητα και το χρόνο Τ κίνησης.
Ο Κέπλερ μελέτησε τις εργασίες και παρατηρήσεις του αστρονόμου Τίχο Μπράχε πάνω στις πραγματικές κινήσεις των πλανητών και διατύπωσε τους περίφημους ομώνυμους νόμους.
Η κίνηση των πλανητών γύρω από τον Ήλιο είναι συνέπεια εφαρμογής του νόμου της παγκόσμιας έλξης. Ο ίδιος νόμος ισχύει στις παρελκτικές δυνάμεις μεταξύ δύο πλανητών ή πλανήτη-δορυφόρου.
Ταξινόμηση των πλανητών σε τροχιές γύρω από τον Ήλιο. Η διάταξη των πλανητών γύρω από τον Ήλιο έγινε, στην αρχή της δημιουργίας τους, ανάλογα με τη μάζα και τον όγκο τους. Έτσι, στα άκρα διατάχτηκαν οι μικροί (Ερμής, Πλούτων) και στη μέση οι μεγάλοι (Ζευς, Κρόνος) σε απόσταση ανάλογη με τους χρόνους περιφοράς τους.
Κατά την κοσμολογική θεωρία του Τζ. Χ. Τζινς οι πρωτοπλανήτες διατάχτηκαν σε σχήμα πούρου ή ατράκτου, καθώς ο «επισκέπτης ήλιος» τραβούσε υλικό από τον Ήλιο.
Κατά τη θεωρία των Κ. Φρ. φον Βαϊτσέκερ και Τζ. Κουίπερ οι πρωτοπλανήτες πήραν αρχική κίνηση και διάταξη από τους «στροβιλισμούς» του ηλιακού υλικού. Αρκετοί καταστράφηκαν από αμοιβαίες συγκρούσεις, λόγω προσέγγισης των τροχιών τους.
Τελικά όλο το σύστημα ισορρόπησε και κάθε πλανήτης πήρε τη θέση του. Οι αποστάσεις των πλανητών από τον Ήλιο καθορίστηκαν από μία εμπειρική σχέση αριθμών, των αστρονόμων Τίτιους και Γ. Έ. Μπόντε κατά το 1772. Ανάλογα με τη θέση τους ως προς τη Γη διακρίνονται:
1. Σε εσωτερικούς (Ερμής, Αφροδίτη) ή γήινους και 2. σε εξωτερικούς (πέραν του Άρη και ως τον Πλούτωνα).
Οι αποστάσεις των πλανητών από τον Ήλιο βρίσκονται με προσέγγιση από τον τύπο, όπου ν σημαίνει τη σειρά του πλανήτη στο πλανητικό μας σύστημα. Έτσι λ.χ. για τη Γη είναι ν = 3 άρα, για τον Άρη ν = 4 και α = 5/3 = 1,6 κ.ο.κ.
Η θέση ενός πλανήτη για δοσμένη στιγμή t και η μορφή της τροχιάς του καθορίζονται από 7 βασικά στοιχεία του:
1. Μέγας ημιάξονας α της τροχιάς του, σε α.μ.
2. Εκκεντρότητα ε της ελλειπτικής τροχιάς του.
3. Κλίση i του επιπέδου της τροχιάς του ως προς την εκλειπτική.
4. Μήκος Ω του «αναβιβάζοντος συνδέσμου» της τροχιάς του.
5. Γωνία ω μεταξύ αναβιβάζοντος συνδέσμου και περιηλίου ή το «μήκος του περιηλίου» Π = ω + Ω.
6. Περίοδος Τ περιφοράς του γύρω από τον Ήλιο (αστρικό έτος) σε ημέρες.
7. Ο χρόνος t διάβασης του πλανήτη από το περιήλιο της τροχιάς του, δηλαδή το «μέσο μήκος εποχής».
Άλλα ενδιαφέροντα στοιχεία ενός πλανήτη είναι:
α) Ο χρόνος περιστροφής (διάρκεια ημερονυκτίου) γύρω από τον άξονά του. β) Η κλίση του άξονα ως προς το επίπεδο της τροχιάς του. γ) Η πλάτυνση της πολικής ακτίνας λόγω περιστροφής. δ) Η κριτική ταχύτητα διαφυγής των μορίων από την έλξη της βαρύτητας g. ε) Η διάμετρος, η επιφάνεια, ο όγκος, η μάζα, η πυκνότητα. στ) Η μέση θερμοκρασία του, οι άκρες τιμές, το πραγματικό και φαινομενικό αστρικό μέγεθος λαμπρότητας, η ανακλαστική ικανότητα του εδάφους του, γνωστή ως albedo. ζ) Η φορά περιστροφής ορθή (Δ  Α) ή ανάδρομη (Α  Δ). η) Η χημική κατάσταση του πλανήτη και της ατμόσφαιράς του.
Αμοιβαίες θέσεις πλανήτη-Γης-Ήλιου. Έστω ότι οι τροχιές των πλανητών γύρω από τον Ήλιο Η είναι κυκλικές και κείνται στο ίδιο επίπεδο. Τότε ανάλογα με τις θέσεις Ήλιου-Γης-Πλανήτη, δηλαδή ανάλογα με τη γωνία.
Ο πλανήτης σε συζυγία, όταν Η-Γ-Π βρίσκονται σε ευθεία γραμμή. Διακρίνεται σε σύνοδο, όταν είναι συγκεντρωμένοι προς το μέρος της Γης και σε αντίθεση, όταν ο πλανήτης βρεθεί στην αντίθετη μεριά της Γης, δηλαδή =180°.
Συνοδική περίοδος Τ του πλανήτη λέγεται το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο συνόδων του πλανήτη με τον Ήλιο. Μόνο οι εξωτερικοί πλανήτες βρίσκονται σε αντίθεση. Οι εσωτερικοί ουδέποτε σε αντίθεση, αλλά σε ανώτερη ή κατώτερη σύνοδο.
Αποχή πλανήτη λέγεται η γωνία. Οι εξωτερικοί έχουν αποχές από 0°  360°. Οι εσωτερικοί όμως έχουν = 0° και μέγιστες τιμές μέχρι 50°. Π.χ. η Αφροδίτη έχει 48° και ο Ερμής 28°, και τότε ακριβώς μπορούν να παρατηρηθούν καλά. Οι εξωτερικοί παρατηρούνται κατά τις αντιθέσεις τους, γιατί τότε βρίσκονται στις ακτίνες του Ήλιου, ενώ η Γη έχει νύχτα, δηλαδή αποχή 180°.
Σε τετραγωνισμό βρίσκεται ένας εξωτερικός πλανήτης όταν = 90°, δηλαδή σχηματίζει ορθή γωνία, όπως π.χ. ο Ζευς στις θέσεις Ζ1 και Ζ3, ενώ στη Ζ2 βρίσκεται σε αντίθεση και στη Ζ4 σε σύνοδο.






Πόλοι. Τα σημεία τομής της σφαιρικής επιφάνειας σώματος, με το νοητό άξονα περιστροφής. Έτσι έχουμε:
α) Τους δύο πόλους της εκλειπτικής
β) τους δύο πόλους βόρειο και νότιο της υδρόγειου σφαίρας
γ) τους πόλους των πλανητών και δορυφόρων
δ) τους δύο πόλους της ουράνιας σφαίρας.
Ο βόρειος πόλος βρίσκεται (σήμερα) κοντά στον αστέρα α της Μικρής Άρκτου που λέγεται Πολικός σε απόσταση περίπου 1°. Ο νότιος ουράνιος πόλος δεν έχει κοντά του αντίστοιχο αστέρι-δείκτη, αλλά βρίσκεται μέσα στον Οκτάντα (αστερισμό του νότιου ημισφαιρίου). Φυσικά ο άξονας της ουράνιας σφαίρας ή, όπως είναι γνωστός ο άξονας του κόσμου, είναι προέκταση του πολικού άξονα περιστροφής της Γης και επομένως οι πόλοι της ουράνιας σφαίρας αντιστοιχούν στους δυο πόλους της Γης. Λόγω όμως κλόνησης και μετάπτωσης του άξονα της Γης (άρα και του άξονα του κόσμου) ο βόρειος πόλος του ουρανού διαγράφει κυματοειδή καμπύλη από 2.800 ημιελλείψεις καθώς κινείται (λικνίζεται) κωνικά (σαν τη σβούρα) γύρω από τον άξονα (ή το βόρειο πόλο) της εκλειπτικής, σε διάστημα 25.800 ετών (λέγεται πλατωνικό έτος). Αποτέλεσμα αυτής της μετατόπισης του ουράνιου πόλου είναι να αλλάζει συνέχεια θέσεις ανάμεσα στα αστέρια των παραπόλιων αστερισμών. Έτσι, στο διάστημα των 25.800 ετών πολλοί αστέρες γίνονται «Πολικοί», επειδή περνά από κοντά τους ο βόρειος πόλος του ουρανού. Πραγματικά, αν γράψουμε κύκλο, με κέντρο το βόρειο πόλο Β της εκλειπτικής (κάπου μέσα στο Δράκοντα) και ακτίνα την απόστασή του από το βόρειο πόλο του ουρανού, δηλαδή από τον Πολικό, θα δούμε ότι ο πόλος Π του κόσμου θα περάσει διαδοχικά από αστέρες των αστερισμών α Κηφέα, δ Κύκνου, α Λύρας (Βέγας), Ηρακλή, Δράκοντα και μετά από 28.500 χρόνια ξανάρχεται πάλι κοντά στον α Μικρής Άρκτου, το γνωστό μας Πολικό.Παρατηρήθηκε ότι οι δυο πόλοι της ουράνιας σφαίρας, δηλαδή βόρειος και νότιος γεωγραφικός πόλος, δεν παραμένουν σταθεροί πάνω στη γήινη επιφάνεια, αλλά μεταβάλλονται περιοδικά, λόγω μετατόπισης του άξονα περιστροφής στο εσωτερικό της Γης. Παρατηρείται δηλαδή ένα φαινόμενο «πολικής ταλάντωσης». Αποτέλεσμα αυτής της ανωμαλίας είναι να μεταβάλλονται περιοδικά οι γεωγραφικές συντεταγμένες φ και λ (πλάτος και μήκος) των διάφορων σημείων της υδρογείου.
Ύστερα από έρευνες και μελέτες πολλών χρόνων μια ομάδα από 14 Αμερικανούς γεωλόγους του πανεπιστημίου Κολούμπια, υπό τη διεύθυνση του Ρ. Φάιμπριτζ, διαπίστωσε τον Ιούλιο του 1970 ότι ο νότιος πόλος της Γης βρισκόταν πριν από 450 εκατομμύρια έτη στην έρημο της Σαχάρας και ο βόρειος πόλος στον Ειρηνικό ωκεανό, δηλαδή η Σαχάρα ήταν τότε μια παγωμένη περιοχή. Από τότε ο νότιος πόλος μετατοπίστηκε διαδοχικά ως τη σημερινή του θέση. Η διαπίστωση αυτή προέκυψε από το γεγονός ότι στην περιοχή της Σαχάρας βρέθηκαν απολιθώματα, ρωγμές στο έδαφος λόγω χαμηλών θερμοκρασιών, δέλτα ποταμών που σχηματίστηκαν λόγω τήξης πάγων, ίχνη τροχιών από κινούμενους παγετώνες που κάλυψαν αποστάσεις εκατοντάδων χιλιομέτρων κ.ά. Το σπουδαιότερο είναι οι μαγνητικές καταμετρήσεις γεωλογικών δειγμάτων, από τη μελέτη των οποίων προκύπτει ότι τα δείγματα αυτά έπρεπε να βρίσκονταν κάποτε (πριν από 450 εκατομμύρια χρόνια) στην τότε περιοχή του νότιου πόλου. Παρόμοια μετατόπιση συμβαίνει και με τους μαγνητικούς πόλους της Γης. Και αυτοί κάποτε υπέστησαν «αναστροφή», δηλαδή άλλαξαν πολικότητα, ο θετικός μαγνητικός βόρειος πόλος έγινε αρνητικός νότιος και, αντίστροφα, ο αρνητικός έγινε θετικός.

No comments:

Post a Comment