X. Égi jelenségek

X. ÉGI JELENSÉGEK

1. Égi mozgások

1.

A szökőévek rendszere a naptárunk pontosságának fenntartására szolgál. Egy naptári év hivatalosan 365 napból áll, de a valóságban a Föld egy teljes keringése a Nap körül körülbelül 365,2422 nap. Ha nem alkalmaznánk korrekciót, akkor az évszakok idővel eltolódnának, és néhány száz év alatt jelentős eltérések keletkeznének.

A szökőévek bevezetése és fejlődése

Az első ismert szökőéves rendszert Julius Caesar vezette be Kr. e. 46-ban, amikor a Julián-naptár keretében minden negyedik évhez hozzáadtak egy plusz napot. Ez egyszerű és hatékony volt, de a rendszer kis mértékben pontatlan maradt. A felhalmozódó eltérések miatt XIII. Gergely pápa 1582-ben bevezette a Gergely-naptárt, amely további pontosításokat tartalmazott.

A szökőévek szabályai a Gergely-naptárban

A jelenleg használt Gergely-naptár szerint:

• Minden néggyel osztható év szökőév (pl. 2024, 2028).
• A 100-zal osztható évek nem szökőévek (pl. 1700, 1800, 1900).
• A 400-zal osztható év viszont szökőév (pl. 1600, 2000).

Szökőnap helye és szerepe

A szökőnap február 29-én van, és ezt minden négyévente beillesztjük a naptárba, kivéve a fenti különleges kivételeket.

2000 szökőév volt, 2100 nem lesz

• 2000 szökőév volt, mert osztható 400-zal.
• 2100 nem lesz szökőév, mert bár osztható 100-zal, nem osztható 400-zal, ezért kimarad a február 29.

2.

Nikolausz Kopernikusz és a heliocentrikus világkép

Kopernikusz élete és munkássága

• Született: 1473. február 19., Toruń, Lengyelország
• Elhunyt: 1543. május 24.
• Pap, matematikus és csillagász, aki forradalmasította a világegyetemről alkotott képünket.

Mit jelent a heliocentrikus világkép?

A heliocentrikus világkép azt az elméletet jelenti, hogy nem a Föld, hanem a Nap van a világmindenség középpontjában. Ezzel szemben a korábban uralkodó geocentrikus világkép szerint a Föld volt középpontban, és minden égitest körülötte keringett.

Kik fogalmazták meg ezt Kopernikusz előtt?

Bár Kopernikuszt tartják a heliocentrikus modell kidolgozójának, már az ókorban is voltak gondolkodók, akik felvetették ezt az ötletet:

• Arisztarkhosz (Kr. e. 3. század) – elsőként javasolta, hogy a Föld és más bolygók a Nap körül keringenek.
• Alhazen (11. század) – arab tudós, aki kritizálta a geocentrikus modellt.

Miben volt más Kopernikusz elődeihez képest?

• Matematikai bizonyítékokat alkalmazott, hogy alátámassza a Naprendszer modelljét.
• Kidolgozta, hogy a bolygók elliptikus (nem tökéletes kör alakú) pályákon mozognak.
• Hatása forradalmi volt – Galilei, Kepler és Newton is Kopernikusz elméleteiből indult ki.

Kopernikusz hatása a tudományra

Munkája alapjaiban rengette meg a középkori világképet, és hozzájárult a modern csillagászat megszületéséhez.

3.

Johannes Kepler és a bolygópályák törvényei

Kepler élete és munkássága

• Született: 1571. december 27., Németország
• Elhunyt: 1630. november 15.
• Matematikus, csillagász, aki megalkotta a bolygómozgás törvényeit, amelyek alapjaiban megváltoztatták az univerzumról alkotott képünket.

Hogyan írta le Kepler a bolygópályákat?

Kepler bebizonyította, hogy a bolygók nem tökéletes kör alakú pályán mozognak, hanem ellipszis alakú pályát követnek. Három törvényt fogalmazott meg:

• Ellipszis-törvény: Minden bolygó a Nap körül egy ellipszis alakú pályán mozog, amelynek egyik fókuszpontjában a Nap található.
• Területi törvény: A bolygók nem egyenletes sebességgel haladnak – a Naphoz közelebbi pályaszakaszokon gyorsabban, míg távolabb lassabban mozognak.
• Harmadik törvény (harmonikus törvény): A bolygók keringési ideje (T) és pályájuk fél nagytengelye (a) között matematikai kapcsolat van: T² ∝ a³.

Mire alapozta Kepler az elméletét?

Kepler Tycho Brahe csillagász rendkívül pontos megfigyelési adataira támaszkodott. Tycho Brahe évtizedekig figyelte a bolygók mozgását, és Kepler ezekből dolgozta ki matematikailag a törvényeit.

Miért volt ez a felfedezés meghatározó a tudományban?

• Megdöntötte az aristotelészi és ptolemaioszi geocentrikus világképet.
• Előkészítette Newton gravitációs elméletét, amely később magyarázatot adott a bolygók mozgására.
• Kepler törvényei alapvető fontosságúak a modern csillagászatban és űrkutatásban – a mai űrszondák és bolygóközi pályaszámítások is ezekre épülnek.

4.

A Vénusz-átvonulás egy ritka csillagászati jelenség, amikor a Vénusz a Földről nézve elhalad a Nap korongja előtt. Ilyenkor a bolygó egy apró fekete pontként látható a Nap felszínén.

Milyen gyakran fordul elő?

A Vénusz-átvonulások párosával jelentkeznek, 8 év eltéréssel, majd a következő átvonulásra 105,5 vagy 121,5 évet kell várni.

Mikor volt legutóbb, és mikor lesz legközelebb?

• Legutóbbi átvonulás: 2012. június 5-6.
• Következő átvonulás: 2117. december 11.

Ez a jelenség nemcsak látványos, hanem tudományos szempontból is fontos volt: korábban a csillagászok a Vénusz-átvonulásokat használták a Nap-Föld távolság meghatározására.

5.

· Kis Medve (Kis Göncöl): Ez a csillagkép az északi égbolton található, és legismertebb csillaga a Polaris, vagyis a Sarkcsillag. A Kis Medve csillagkép története egészen az ókori görög mitológiáig nyúlik vissza.

· Hattyú: Ez a csillagkép a nyári égbolt egyik leglátványosabb formációja. A Deneb nevű csillaga az egyik legfényesebb az égbolton, és a Hattyú csillagkép része.

· Herkules: Az ókori görög mitológia híres hőséről elnevezett csillagkép. A csillagkép egyik érdekessége, hogy a Herkules-gömbhalmaz (M13) az egyik legszebb mélyég-objektum.

6.

A Stellarium program beállításához, hogy a Déli-sarkról vagy az Északi-sarkról figyeld meg az égboltot, kövesd az alábbi lépéseket:

Megfigyelési hely beállítása

• Nyisd meg a Stellariumot.
• Nyomd meg az F6 billentyűt (vagy keresd a helymeghatározási panelt az oldalsó menüben).
• Keresd meg a "Megfigyelési hely" opciót.
• Írd be a koordinátákat:
• Északi-sark: Szélesség: +90° Hosszúság: 0°
• Déli-sark: Szélesség: -90° Hosszúság: 0°
• Mentés és bezárás.

Idő változtatása

• Nyomd meg az F5 billentyűt (vagy keresd az időkezelő panelt).
• Állítsd be az időt:
• Próbáld ki a különböző időpontokat (például éjfél, dél, hajnal).
• Használhatod az idő gyorsítását is, ha látni akarod a Nap mozgását egy teljes nap alatt.
• Figyeld meg a Nap mozgását a horizonthoz képest.

7.

· Nyisd meg a Stellariumot.

· Nyomd meg az F5 billentyűt, vagy keresd ki az Időbeállítás panelt.

· Válaszd ki a születésnapod dátumát és az éjszakai órákat.

· Figyeld meg, milyen fázisban lesz a Hold – keresd ki a Holdat, és nézd meg a megvilágítási arányát.

· Kapcsold be a bolygók kijelzését (az "Égitestek" beállításnál), hogy lásd, milyen bolygók lesznek láthatóak.

· Kapcsold be a csillagképek neveit és rajzait az opciókban, így látni fogod, hogy mely csillagképekben helyezkednek el az égitestek.

2. A Naprendszer részei

1.

Naprendszer különböző égitestjeinek jellemző átmérő tartományai:

• Jupiter-típusú bolygók: 49 000 km – 143 000 km
• Föld-típusú bolygók: 4 879 km – 12 742 km
• Törpebolygók: ~900 km – 2 400 km (például Pluto: 2 377 km)
• Kisbolygók: ~1 km – 1 000 km (például Ceres: 940 km)
• Holdak: ~10 km – 5 200 km (például Ganymedes: 5 268 km)
• Üstökösök: ~1 km – 50 km (például Halley-üstökös: ~11 km)

2.

A Naprendszer nyolc bolygója közül a Merkúr a legkisebb, átmérője körülbelül 4 879 km.

A Naprendszer legnagyobb holdja Ganymedes, a Jupiter egyik holdja, amelynek átmérője 5 268 km.

Tehát Ganymedes nagyobb, mint a Merkúr, bár a Merkúr bolygó státusszal rendelkezik, míg Ganymedes egy hold.

3.

Galileo Galilei és a Hold felfedezései ��

1. Galilei élete és munkássága

• Született: 1564. február 15., Pisa, Olaszország
• Elhunyt: 1642. január 8., Arcetri, Olaszország
• Főbb tudományos eredményei: A távcső tökéletesítése, a heliocentrikus világkép támogatása, a mozgás törvényeinek kidolgozása.

2. A Hold megfigyelései

Galilei az elsők között használta távcsövét az égitestek vizsgálatára. 1609-ben a Holdat tanulmányozva az alábbi felfedezéseket tette:

• A Hold nem tökéletes gömb: Galilei észrevette, hogy a Hold felszíne hegyekkel és völgyekkel tarkított, ami ellentmondott az arisztotelészi nézetnek, miszerint az égitestek tökéletesen simák.
• A Hold árnyékai és kráterei: A megfigyelései alapján kiszámította, hogy a Hold hegyei akár több ezer méter magasak lehetnek.
• A Hold hasonlít a Földre: Galilei arra a következtetésre jutott, hogy a Hold nem egy tökéletes, éteri égitest, hanem egy földszerű világ, amelynek felszíne változatos.

3. Miért voltak fontosak ezek a felfedezések?

• Megkérdőjelezte az arisztotelészi világképet, amely szerint az égitestek tökéletesek és változatlanok.
• Támogatta a Kopernikuszi heliocentrikus elméletet, amely szerint a Föld nem a világegyetem középpontja.
• Új korszakot nyitott a csillagászatban, hiszen bebizonyította, hogy az égitestek vizsgálata révén többet tudhatunk meg a világegyetemről.

4.

Szabad szemmel a Holdat fényes, kerek égitestként látod. Néhány jellegzetesség, amit így is észrevehetsz:

• A fázisát (telihold, félhold, holdsarló stb.).
• A nagyobb fényes és sötétebb foltokat, például a holdi tengereket (mare).

Távcsővel nézve azonban egy teljesen új világ tárul fel előtted:

• Kráterek: A Hold felszínén számtalan kráter látható, amelyek meteoritbecsapódások nyomai.
• Hegyvidékek: A Hold nem egy sima gömb, hanem hegyek és völgyek borítják.
• Sugársávok: Egyes kráterek körül fényes csíkok húzódnak, amelyeket az ütközésekből származó törmelék hozott létre.
• Holdi tengerek részletei: A sötét területeken finomabb textúrát is felfedezhetsz.

Galilei maga is hasonló felfedezéseket tett, amikor először vizsgálta a Holdat távcsővel!

Naprendszerben a legtöbb égitest azonos irányban kering és forog, de vannak kivételes esetek, amelyek eltérnek ettől a szabálytól.

5.

Kivételes bolygók és holdak

• Vénusz – Retrográd forgás (ellentétes irányban forog, mint a többi bolygó).
• Uránusz – Szinte oldalára dőlve forog (~98°-os tengelyferdeséggel).
• Triton (a Neptunusz holdja) – Retrográd keringés (ellentétes irányban kering a bolygója körül).

Magyarázat a jelenségre

• Ütközések és gravitációs hatások – A Vénusz és az Uránusz különös forgása valószínűleg nagy ütközések következménye, amelyek megváltoztatták a tengelyük dőlését.
• Befogott holdak – A Triton valószínűleg egy befogott objektum, amely eredetileg a Kuiper-övből származhatott, és a Neptunusz gravitációja később magához vonzotta.

6.

Íme egy táblázat, amely tartalmazza a Föld és a Hold átmérőjét, valamint az arányukat:

Égitest

Átmérő (km)

Arány a Földhöz képest

Föld

12 742 km

1,00

Hold

3 474 km

~0,27

Ez azt jelenti, hogy a Hold átmérője körülbelül 27%-a a Földének. A rajzod ennek az aránynak megfelelően mutatja be a méreteket.

Földet és a Holdat egymás mellé rajzolva úgy, hogy az átmérőjük aránya egyenlő legyen a valódi átmérőik arányával:

7.

Íme a Naprendszer bolygóinak átlagsűrűsége:

Bolygó

Átlagsűrűség (g/cm³)

Merkúr

5,43

Vénusz

5,24

Föld

5,51

Mars

3,93

Jupiter

1,33

Szaturnusz

0,69

Uránusz

1,27

Neptunusz

1,64

A Föld-típusú bolygók (Merkúr, Vénusz, Föld, Mars) nagyobb sűrűségűek, mivel főként kőzetekből és fémekből állnak. A Jupiter-típusú bolygók (Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz) sokkal kisebb sűrűségűek, mivel főként gázokból és jégből épülnek fel.

8.

Íme a bolygók és legnagyobb holdjaik tömege, valamint a bolygótömeg/holdtömeg arány:

Bolygó

Bolygótömeg (kg)

Legnagyobb hold

Holdtömeg (kg)

Bolygótömeg/holdtömeg arány

Föld

5.97 × 10²⁴

Hold

7.35 × 10²²

~81

Mars

6.42 × 10²³

Phobos

1.07 × 10¹⁶

~60 000

Jupiter

1.90 × 10²⁷

Ganymedes

1.48 × 10²³

~12 800

Szaturnusz

5.68 × 10²⁶

Titan

1.35 × 10²³

~4 200

Uránusz

8.68 × 10²⁵

Titania

3.49 × 10²¹

~24 900

Neptunusz

1.02 × 10²⁶

Triton

2.14 × 10²²

~4 800

Megállapítás a Föld–Hold-rendszerről

A Föld és a Hold tömegének aránya 81, ami azt jelenti, hogy a Hold a Földhöz képest viszonylag nagy tömegű hold. Ez különleges, mert a legtöbb bolygó esetében a legnagyobb holdjuk tömege sokkal kisebb a bolygóhoz képest. A Föld–Hold-rendszer emiatt inkább egy kettős égitest-rendszerhez hasonlít, mint egy tipikus bolygó-hold viszonyhoz.

3. A Nap és a csillagok

1.

A napszél részecskéi általában 300–800 km/s sebességgel haladnak. A Nap és a Föld közötti távolság kb. 150 millió km.

Számítás

Az időt úgy számolhatjuk ki, hogy elosztjuk a távolságot a sebességgel:

• Ha a napszél sebessége 400 km/s, akkor az idő:
• 150 000 000 km ÷ 400 km/s = 375 000 s
• 375 000 s ≈ 6 250 perc
• 6 250 perc ≈ 104 óra
• 104 óra ≈ 4,3 nap
• Ha a napszél sebessége 700 km/s, akkor az idő:
• 150 000 000 km ÷ 700 km/s = 214 000 s
• 214 000 s ≈ 3 570 perc
• 3 570 perc ≈ 60 óra
• 60 óra ≈ 2,5 nap

Tehát a napszél részecskéi kb. 2,5–4,3 nap alatt érnek a Földhöz, attól függően, hogy milyen gyorsan haladnak.

3.

Egy nyáron látható magyarországi csillagkép-lista, néhány ismertebb példa:

• Nyári háromszög (Vega, Deneb, Altair)
• Herkules
• Skorpió
• Sas (Aquila)
• Hattyú (Cygnus)
• Lant (Lyra)

4.

Alphecca, Betelgeuse,

Bellatrix, Rigel, Sarkcsillag, Shedir, Vega

5.

Adatok:

• A Nap atomjainak 91%-a hidrogén, 8,9%-a hélium.
• A hélium tömege négyszerese a hidrogén tömegének.

Mivel a hélium atom tömege négyszerese a hidrogén atoménak, a tömegarányt így számolhatjuk:

• Feltevés: Ha 91 hidrogén atom van, akkor annak tömege 91 egység.
• A hélium tömege négyszerese, tehát 8,9 × 4 = 35,6 egység.
• Az összes tömeg: 91 + 35,6 = 126,6 egység.

Most kiszámítjuk a százalékos arányokat:

• Hidrogén tömege: (91 / 126,6) × 100 ≈ 72%
• Hélium tömege: (35,6 / 126,6) × 100 ≈ 28%

Eredmény:

• A Nap tömegének kb. 72%-a hidrogén
• A Nap tömegének kb. 28%-a hélium

Ez jól mutatja, hogy bár a Nap atomjainak száma alapján a hidrogén dominál, tömeg szempontjából a hélium jelentős részt képvisel!

6.

A lakhatósági zóna egy csillag körül az a tartomány, ahol egy bolygón folyékony víz lehet a felszínen, ami alapvető feltétele az általunk ismert életnek. Ha egy bolygó túl közel van a csillagához, a hőmérséklet túl magas, és a víz elpárolog; ha túl messze van, a víz megfagy.

Mi határozza meg a lakhatósági zóna helyét?

• A csillag típusa és fényessége
• A nagyobb és forróbb csillagok lakhatósági zónája távolabb esik.
• A kisebb és hűvösebb csillagoknál ez közelebb található.
• Bolygó légköre
• Ha egy bolygónak vastag légköre van, az üvegházhatás miatt melegebb lehet, így a lakhatósági zóna kiszélesedhet.
• Például a Vénusz túl meleg lett a légköri hatások miatt, míg a Mars túl hideg.
• Csillag fejlődése
• Idővel a csillag fényessége nőhet, így a lakhatósági zóna elmozdulhat.
• A Föld jelenlegi helye kedvező, de milliárd évek múlva már lehet, hogy túl meleg lesz az élet fenntartásához.

A Nap lakhatósági zónája nagyjából a Föld és Mars közé esik, de más csillagok esetében ez nagyon eltérő lehet.

7.

· a) Csillag – A csillagok belsejében magfúzió zajlik, amely energiát termel.

· b) Mindkettő – A csillagok és bolygók is gömb alakúak, a gravitáció miatt.

· c) Bolygó – Csak a bolygóknak lehetnek holdjaik, a csillagok nem rendelkeznek holdakkal.

· d) Egyik sem – A bolygók általában 1000 km-nél nagyobbak, a csillagok pedig ennél sokkal nagyobbak. Ez a mérettartomány inkább kisbolygókra jellemző.

· e) Mindkettő – A bolygóknak és csillagoknak is lehet mágneses terük, például a Napnak és a Földnek is van saját mágneses tere.

· f) Csillag – A csillagok lehetnek ekkora méretűek, például a Nap átmérője kb. 1 CsE (csillagászati egység), de léteznek ennél sokkal nagyobb csillagok is.

· g) Csillag – A csillagok főként plazmaállapotban vannak, míg a bolygók szilárd, gáz vagy folyékony anyagból épülnek fel.

· h) Bolygó – Csak a Föld típusú bolygók rendelkeznek szilárd kéreggel. A gázóriásoknál nincs szilárd felszín.

· i) Csillag – A csillagok belső hőmérséklete elérheti a 100 000 °C-ot, sőt, még ennél is nagyobb értékeket. A bolygók ennél jóval hidegebbek.

4. Tágabb kozmikus környezetünk

1.

A Sombrero-galaxis (Messier 104 vagy M104) nevét a jellegzetes mexikói kalap formájáról kapta, mivel oldalról nézve egy széles karimájú sombreróra emlékeztet.

Ez a spirálgalaxis kb. 30 millió fényévre található tőlünk, a Szűz csillagképben helyezkedik el.

A tankönyvi nagyságrendi skálán a Sombrero-galaxist a galaxisok kategóriájába sorolnám, mivel mérete és tömege jóval nagyobb, mint egy csillagrendszeré vagy egy csillagé

2.

A galaxisok átmérője fényévben:

Galaxis

Átmérő (fényévben)

Androméda

~220 000

Kis Magellán-felhő

~7 000

Nagy Magellán-felhő

~14 000

M110

~15 000

Sagittarius

~10 000

Sombrero

~50 000

Tejútrendszer

~100 000

Triangulum

~60 000

A törpegalaxisok közé tartoznak:

• Kis Magellán-felhő
• Nagy Magellán-felhő
• M110
• Sagittarius

3.

Tejútrendszerre vonatkozó állítások

• Néhány százmillió csillagból áll: H – A Tejútrendszer kb. 200–400 milliárd csillagot tartalmaz.
• Alakja egy gömbre hasonlít: H – Valójában spirálgalaxis, lapos korong alakú szerkezettel.
• Középpontjában egy óriási fekete lyuk található: I – A Sagittarius A* nevű szupermasszív fekete lyuk van a középpontjában.
• Az Androméda-galaxishoz hasonlóan egy spirálgalaxis: I – Mindkét galaxis spirálgalaxis típusú.
• Átmérője körülbelül 10 000 fényév: H – Az átmérője kb. 100 000 fényév.
• A Lokális Halmaz legnagyobb galaxisa: H – Az Androméda-galaxis nagyobb, mint a Tejútrendszer.
• A Naprendszer a magjától nagyjából 30 000 fényévre található: I – A Nap nagyjából 27 000–30 000 fényévre van a galaxis középpontjától.

4.

A Világegyetemre vonatkozó állítások

• Az elemek gyakorisága hasonló a Földön található elemgyakorisághoz: H – A Világegyetemben hidrogén és hélium dominál, míg a Földön sokkal több nehezebb elem található.
• A megfigyelhető galaxisok mind közelednek hozzánk: H – A legtöbb távoli galaxis távolodik, az univerzum tágulása miatt.
• Kora a mai ismereteink szerint 13–14 milliárd év között van: I – A Világegyetem kb. 13,8 milliárd éves.
• A bolygók, csillagok ugyan mozognak, de alapvetően változatlan szerkezetű: H – A csillagok folyamatosan fejlődnek, változik szerkezetük és tulajdonságaik.
• Több mint 100 milliárd galaxisból áll: I – A Világegyetemben becslések szerint több mint 100 milliárd galaxis található.
• A távoli galaxisok távolodnak tőlünk: I – Az univerzum tágulása miatt a legtöbb távoli galaxis távolodik.
• A legvalószínűbb elmélet szerint az Ősrobbanással kezdődött a fejlődése: I – A Big Bang (Ősrobbanás) elmélet szerint a Világegyetem egy forró, sűrű állapotból tágult ki.

5.

A gömbhalmazok és nyílthalmazok közötti főbb különbségek:

Halmaz típusa

Méret

Csillagok száma

Kor

Egy példa

Gömbhalmaz

~50–300 fényév

10 000 – 1 000 000

Idős (10+ milliárd év)

Messier 13

Nyílthalmaz

~10–50 fényév

100 – 1000

Fiatal (<1 milliárd év)

Plejádok

A gömbhalmazok sokkal sűrűbbek és stabilabbak, míg a nyílthalmazok lazább szerkezetűek és idővel szétszóródnak.

5. A világűr kutatása

1.

Ember alkotta eszközök több égitestre is sikeresen leszálltak!

Bolygók, ahol leszállás történt:

• Hold (Apollo-missziók)
• Mars (Viking, Curiosity, Perseverance stb.)
• Vénusz (Venera-program)
• Merkúr (Messenger szonda becsapódott, de nem volt sima leszállás)

Holdak, ahol leszállás történt:

• Titán (A Szaturnusz holdja – Huygens leszállóegység)

Kisbolygók és üstökösök:

• Eros kisbolygó (NEAR Shoemaker)
• Ryugu kisbolygó (Hayabusa2)
• 67P/Csurjumov–Geraszimenko üstökös (Philae leszállóegység)

Törpebolygóra még nem történt sikeres leszállás, de a Pluto és Ceres felszínét közeli megfigyelések révén tanulmányozták.

2.

Az emberek eddig három holdjárót juttattak a Holdra az Apollo-program keretében:

• Apollo 15 Lunar Roving Vehicle (LRV)
• Apollo 16 Lunar Roving Vehicle (LRV)
• Apollo 17 Lunar Roving Vehicle (LRV)

A Marsra több marsjárót küldtek, ezek közül a legismertebbek:

• Sojourner (1997)
• Spirit (2004)
• Opportunity (2004)
• Curiosity (2012)
• Perseverance (2021)

A marsjárók hosszabb ideig működtek, és részletesebb kutatásokat végeztek a bolygó felszínén. Ha szeretnéd, további részleteket is megoszthatok róluk

3.

MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) egy kísérleti berendezés, amely a Mars légkörében található szén-dioxidból oxigént állít elő. Elektrokémiai folyamat segítségével a szén-dioxid molekulákat oxigénre és szén-monoxidra bontja, így létrehozva a belélegzésre alkalmas oxigént2.

Hosszabb távú célja a kutatásnak:

• Emberes Mars-küldetések előkészítése – A jövőbeli űrhajósok számára helyben előállított oxigént biztosítana, így nem kellene nagy mennyiségű oxigént szállítani a Földről.
• Rakétahajtóanyag előállítása – Az oxigént nemcsak légzésre, hanem rakétahajtóanyagként is felhasználhatnák, ami kulcsfontosságú a visszatéréshez.
• In-situ erőforrás-felhasználás (ISRU) – A Mars helyi erőforrásainak hasznosítása csökkentené a küldetések költségeit és növelné az önellátás lehetőségét.

A MOXIE már bizonyította, hogy működőképes, és a jövőben egy nagyobb méretű berendezés akár ipari mennyiségű oxigént is előállíthatna a Marson.

4.

Az első teljesen magyar fejlesztésű műhold a Masat–1 volt, amelyet 2012. február 13-án juttattak Föld körüli pályára.

Fontos adatok a Masat–1-ről:

• Hol készült? A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen fejlesztették.
• Meddig működött? A tervezett három hónap helyett közel három évig, egészen 2015. január 9-ig működött.
• Milyen pályán keringett? 300–1450 km közötti magasságban, elnyúlt ellipszis alakú pályán, 102 perces keringési idővel.

A Masat–1 jelentős mérföldkő volt a magyar űrkutatásban, és sikeres működése megalapozta a későbbi magyar műholdak fejlesztését.

5.

A James Webb űrtávcső (JWST) 2021. december 25-én indult, és 2022 júliusától kezdett el hivatalosan képeket küldeni.

Ez egy csillagászati műhold, amely a Nap–Föld rendszer L2 Lagrange-pontján kering, 1,5 millió km-re a Földtől.

Kutatási céljai:

• Az első galaxisok és csillagok vizsgálata – A JWST képes visszatekinteni az univerzum korai időszakába, akár 13,6 milliárd évvel ezelőttre.
• Exobolygók atmoszférájának elemzése – Segít megérteni, hogy egyes bolygók légköre alkalmas lehet-e az életre.
• Csillagok és bolygórendszerek kialakulásának tanulmányozása – Részletes képet ad a csillagkeletkezés folyamatáról.
• A világegyetem tágulásának és szerkezetének vizsgálata – Segít pontosítani a kozmológiai modelleket.

A JWST az infravörös tartományban működik, így olyan objektumokat is képes megfigyelni, amelyeket a Hubble nem látott. Ezáltal új korszakot nyitott az űrkutatásban!

6.

A Mars-kutató küldetések időrendi sorrendben:

• Mariner–4 – 1964. november 28. (első sikeres Mars-flyby)
• Marsz–3 – 1971. május 28. (első sikeres leszállás a Marson, bár csak 20 másodpercig működött)
• Mars Pathfinder – 1996. december 4. (első sikeres rover küldetés, Sojourner marsjáróval)
• Mars Express – 2003. június 2. (európai Mars-kutató szonda)
• Mars Orbiter Mission – 2013. november 5. (India első Mars-szondája)
• Perseverance – 2020. július 30. (legújabb marsjáró, amely a Jezero-kráterben kutat

7.

· SOHO: A Nap–Föld rendszer L1 pontján kering, kb. 1,5 millió km-re a Földtől. Ez a pozíció ideális a folyamatos Nap-megfigyeléshez.

· SDO: Geoszinkron pályán mozog, kb. 36 000 km magasan a Föld körül, így mindig egy adott földrajzi pont felett marad.

6. Kooperatív feladatok, projektek

I. Vita

a) Bolygó és törpebolygó vita

Három különböző álláspontot kell bemutatnotok:

• A jelenlegi definíció megtartása (a törpebolygó kategória marad)
• A törpebolygó fogalmának eltörlése (Plútó és más törpebolygók ismét "teljes jogú" bolygók lennének)
• Új meghatározás kidolgozása (esetleg további bolygókategóriák létrehozása)

Néhány kulcsfontosságú kérdés:

• A Plútó bolygó vagy törpebolygó maradjon?
• Mi számít bolygónak, és mi törpebolygónak?
• Mi az értelme a két kategória közötti különbségtételnek?
• Más törpebolygók (Ceres, Eris, Haumea, Makemake) besorolása hogyan alakulna?

b)Holdak csoportosításáról szóló vita

Jelenleg az a szabály, hogy bármi, ami bolygó körül kering, holdnak számít. De érdemes-e új rendszert bevezetni?

Lehetséges holdkategóriák:

• Nagy bolygóholdak – Pl. Ganymedes, Titán, Io
• Szabálytalan befogott holdak – Pl. Triton (Neptunusz), Phobos és Deimos (Mars)
• Kis holdak és kavicsok – Kis, alaktalan sziklák, amelyeket bolygók gravitációja tart pályán

Fontos kérdések:

• Milyen szempontok alapján osztályoznánk a holdakat?
• Mi lenne az új rendszer előnye?
• Milyen égitestek tartoznának az egyes kategóriákba?

c)Hold-túra (7 napos program)

�� Látnivalók

• Mare Imbrium – Óriási bazalt síkság, látványos kráterekkel.
• Tycho-kráter – Az egyik legikonikusabb, fényes sugarakat kibocsátó kráter.
• Apollo 11 leszállóhely – Történelmi helyszín, ahol Neil Armstrong és Buzz Aldrin lépett a Holdra.
• Holdi hegységek (pl. Montes Apenninus) – Lenyűgöző, meredek hegyvonulatok.

�� Közlekedési eszközök

• Lunar Rover (holdjáró) – Könnyű terepmozgás biztosítására.
• Gyalogtúra rövidebb távolságokon – Könnyű felszíni séták megfelelő védőruházattal.

�� Égbolt látványa

• Nincs légkör, ezért az ég fekete még nappal is!
• A Föld látványa – A Föld mindig ugyanazon a helyen látható az égbolton, lenyűgöző részletekkel.
• Csillagok állandóan láthatók – Nincs légköri szóródás, ezért a csillagok nagyon tisztán láthatók.

Mars-túra (7 napos pogram)

�� Látnivalók

• Olympus Mons – A Naprendszer legnagyobb vulkánja, elképesztő méretekkel.
• Valles Marineris – Egy több ezer kilométer hosszú hatalmas kanyonrendszer.
• Jezero-kráter – Itt landolt a Perseverance, ősi folyódelta maradványai találhatók itt.
• Mars sarki jégsapkája – Látványos szén-dioxid jégformációk.

�� Közlekedési eszközök

• Mars Rover (marsjáró) – Hosszú távú felszíni mozgáshoz.
• Gyors szállító drónok – A légköri viszonyok lehetővé teszik kisebb drónok használatát.

�� Égbolt látványa

• Nappal vöröses ég – A por miatt a légkör vöröses árnyalatú.
• Napnyugta kékes árnyalatú – Ellentétes hatás, mint a Földön!
• Mars holdjai (Phobos és Deimos) – Kicsik, de gyorsan mozognak az égbolton.

�� Prezentáció tippek:

• Vizualizáció – Mutassatok be képeket vagy látványterveket az adott helyszínekről!
• Élmények kiemelése – Miért lenne életre szóló élmény a Holdon vagy a Marson túrázni

II. Infografika

A Titan hold különleges körülményei miatt az űrruhának számos speciális funkcióval kell rendelkeznie. Íme néhány fontos szempont, amelyet figyelembe kell venni az űrruha tervezésekor:

Titan körülményei

• Hőmérséklet: Rendkívül hideg, akár -178°C.
• Légkör: Sűrű, főként nitrogénből és metánból áll, magas légköri nyomással.
• Felszín: Folyékony metán- és etántavak, valamint szilárd szénhidrogén-dűnék.

Űrruha tervezési elemei

• Hőszigetelés: Speciális anyagok, amelyek megvédik az extrém hidegtől.
• Nyomásálló réteg: A magas légköri nyomás ellensúlyozására.
• Légzőrendszer: Oxigénellátás, mivel a Titan légköre nem alkalmas légzésre.
• Korrózióálló külső réteg: A metán és etán hatásainak ellenállására.
• Kommunikációs rendszer: Kapcsolattartás a bázissal és navigáció.
• Mozgássegítő mechanizmusok: Könnyű mozgás a dűnéken és tavak környékén.

Az infografikán érdemes kiemelni az űrruha részeit és azok funkcióit, például:

• Sisak: Légzőrendszer és kommunikáció.
• Kesztyű: Finom mozgásokhoz tervezve, korrózióálló anyagból.
• Csizma: Csúszásmentes talp a metántavak környékén.

A Naprendszerben valóban sok helyen előfordul víz, bár nem mindenhol található meg folyékony formában. Íme néhány fontos égitest és a víz jelenléte rajtuk:

b) Víz előfordulása a Naprendszerben

Égitest

Víz jelenléte

Halmazállapot

Mióta tudjuk/sejtjük?

Föld

Óceánok, tavak, jég, vízgőz

Folyékony, szilárd, gáz

Ősidők óta ismert

Mars

Jégsapkák, felszín alatti jég, időszakos folyékony víz

Szilárd, folyékony

1970-es évektől (Viking, Curiosity, Perseverance)

Europa (Jupiter-hold)

Felszín alatti óceán

Folyékony, szilárd

1990-es évek (Galileo szonda)

Enceladus (Szaturnusz-hold)

Gejzírek, felszín alatti óceán

Folyékony, szilárd

2005 (Cassini szonda)

Titan (Szaturnusz-hold)

Metántavak, vízjég mélyen

Szilárd

2000-es évek (Huygens leszállás)

Ganymedes (Jupiter-hold)

Felszín alatti óceán

Folyékony, szilárd

2015 (Hubble megfigyelések)

Ceres (törpebolygó)

Felszín alatti jég, vízgőz

Szilárd, gáz

2015 (Dawn szonda)

Lehetséges életformák?

Azokon az égitesteken, ahol folyékony víz található, elméletileg lehetséges az élet valamilyen formája. A legígéretesebb jelöltek:

• Europa és Enceladus – Felszín alatti óceánjaikban akár mikrobiális élet is lehet.
• Mars – Bár jelenleg nincs stabil folyékony víz, a múltban lehetett, és kutatások folynak az élet nyomainak keresésére.
• Ganymedes – Felszín alatti óceánja miatt szintén érdekes célpont lehet.

A jövőbeli küldetések, például az Europa Clipper és az Enceladus Life Finder, segíthetnek eldönteni, hogy valóban létezhet-e élet ezeken az égitesteken.

c) A Föld gömb alakú

A Föld gömb alakját évezredek óta igazolják különböző tudományos megfigyelések és bizonyítékok. Íme néhány fontos bizonyíték, amelyeket egy infografikában érdemes feltüntetni:

Ősi bizonyítékok

• Hajók eltűnése a horizonton – A hajók fokozatosan tűnnek el a látóhatáron, nem egyszerre.
• Föld árnyéka a Holdon (holdfogyatkozáskor) – A Föld árnyéka mindig kör alakú, ami gömb alakot jelez.
• Csillagok eltérő láthatósága – Utazás közben új csillagképek válnak láthatóvá, ami a Föld görbületére utal.

Középkori és újkori bizonyítékok

• Föld körüli utazások – Magellan expedíciója (1519–1522) bizonyította, hogy körbe lehet hajózni a bolygót.
• Newton gravitációs elmélete – A gravitáció és a Föld forgása miatt bolygónk enyhén lapított gömb alakú.
• Helyi időeltérések – A Föld forgása miatt különböző időzónák vannak, ami a gömb alak meglétét mutatja.

Modern tudományos bizonyítékok

• Műholdas képek – Az űrből készült felvételek egyértelműen igazolják a gömb alakot.
• Földgörbület mérése repülőgépről – Nagy magasságból látható a görbület.
• Gravitációs erők egyenletessége – A Föld minden pontján a gravitáció középpont felé mutat.

Ezeket az információkat vizuálisan is meg lehet jeleníteni egy infografikán grafikákkal, például egy hajó eltűnését a horizonton, a Föld árnyékát a Holdon, vagy műholdképeket!

III. Prezentáció

a) Napfogyatkozás

Napfogyatkozás kialakulásának feltételei

• A napfogyatkozás akkor következik be, amikor a Hold pontosan a Nap és a Föld közé kerül.
• Csak újhold fázisban fordulhat elő.
• A Hold pályája kissé ferde a Föld Nap körüli pályájához képest, ezért nem minden újholdkor történik napfogyatkozás.
• Két fő típusa van:
• Teljes napfogyatkozás – A Hold teljesen eltakarja a Napot.
• Részleges napfogyatkozás – A Hold csak részben fedi el a Napot.
• Gyűrűs napfogyatkozás – A Hold kisebb látszólagos átmérőjű, így nem fedi el teljesen a Napot.

1999-es magyarországi teljes napfogyatkozás

�� Időpont: 1999. augusztus 11. �� Megfigyelhető terület: Magyarország déli részén volt teljes, pl. Szeged és Baja térségében. �� Jelentősége: Az egyik leglátványosabb napfogyatkozás Európában az utóbbi évtizedekben.

Részleges napfogyatkozások Magyarországon

Például 2022. október 25-én volt egy részleges napfogyatkozás, amely Magyarországról is látható volt.

Stellarium használata

A Stellarium programmal:

• Állítsd be az időpontot (pl. 1999. augusztus 11. vagy 2022. október 25.).
• Válaszd ki a helyszínt (Magyarország).
• Nézd meg, hogyan takarta el a Hold a Napot!

Prezentációs ötletek:

• Készítsetek animációt vagy idővonalat a napfogyatkozás folyamatáról!
• Stellarium képernyőfotókat is beilleszthettek a prezentációba.
• Érdemes beszélni védőszemüveg fontosságáról napfogyatkozáskor!

Választható égitestek és bemutatásuk

Itt van néhány izgalmas égitest, amelyet érdemes lehet bemutatni a prezentációban:

1. Jupiter – A Naprendszer legnagyobb bolygója

• Pálya és helyzet: Jupiter az ötödik bolygó a Naptól, kb. 778 millió km távolságra.
• Megfigyelő űreszközök:
• Voyager 1 és 2 (1979) – Első közeli képek a bolygóról.
• Galileo szonda (1995–2003) – Részletes vizsgálat, közelről tanulmányozta az atmoszférát és holdjait.
• Juno űrszonda (2016-tól) – Jelenleg is működik, és új adatokat szolgáltat a Jupiter belső szerkezetéről.

2. Mars – A vörös bolygó

• Pálya és helyzet: A negyedik bolygó a Naptól, kb. 227 millió km távolságra.
• Megfigyelő űreszközök:
• Viking 1 és 2 (1976) – Első sikeres leszállások a felszínre.
• Curiosity marsjáró (2012-től) – Részletes felszíni kutatásokat végez.
• Perseverance marsjáró (2021-től) – Folyékony víz egykori jelenlétének kutatása és mintagyűjtés.

3. Europa – Az egyik legígéretesebb hold az élet szempontjából

• Pálya és helyzet: A Jupiter egyik nagy holdja, kb. 670 000 km távolságra a bolygótól.
• Megfigyelő űreszközök:
• Voyager szondák (1979) – Az első részletes képek.
• Galileo űrszonda (1995–2003) – Felszín alatti óceán meglétének bizonyítása.
• Jövőbeli küldetések: Europa Clipper (2024 után) – Közeli vizsgálatokat végez majd a holdon.

b) A Naprendszer

Interaktív Naprendszer-modell használata

Látogassatok el a solarsystem.nasa.gov oldalra, ahol a Naprendszer objektumainak aktuális helyzetét megtekinthetitek!

• Válasszatok ki egy bolygót vagy holdat.
• Nézzétek meg a pályáját és elhelyezkedését.
• Használjátok az interaktív vizualizációkat a prezentációhoz!

Prezentációs tippek:

• Animációval szemléltessétek az égitestek mozgását!
• Űrszondák képei és megfigyelési eredmények kiemelése.
• Interaktív Naprendszer-modell bemutatása élőben.

Választható égitestek és bemutatásuk

Itt van néhány izgalmas égitest, amelyet érdemes lehet bemutatni a prezentációban:

1. Jupiter – A Naprendszer legnagyobb bolygója

• Pálya és helyzet: Jupiter az ötödik bolygó a Naptól, kb. 778 millió km távolságra.
• Megfigyelő űreszközök:
• Voyager 1 és 2 (1979) – Első közeli képek a bolygóról.
• Galileo szonda (1995–2003) – Részletes vizsgálat, közelről tanulmányozta az atmoszférát és holdjait.
• Juno űrszonda (2016-tól) – Jelenleg is működik, és új adatokat szolgáltat a Jupiter belső szerkezetéről.

2. Mars – A vörös bolygó

• Pálya és helyzet: A negyedik bolygó a Naptól, kb. 227 millió km távolságra.
• Megfigyelő űreszközök:
• Viking 1 és 2 (1976) – Első sikeres leszállások a felszínre.
• Curiosity marsjáró (2012-től) – Részletes felszíni kutatásokat végez.
• Perseverance marsjáró (2021-től) – Folyékony víz egykori jelenlétének kutatása és mintagyűjtés.

3. Europa – Az egyik legígéretesebb hold az élet szempontjából

• Pálya és helyzet: A Jupiter egyik nagy holdja, kb. 670 000 km távolságra a bolygótól.
• Megfigyelő űreszközök:
• Voyager szondák (1979) – Az első részletes képek.
• Galileo űrszonda (1995–2003) – Felszín alatti óceán meglétének bizonyítása.
• Jövőbeli küldetések: Europa Clipper (2024 után) – Közeli vizsgálatokat végez majd a holdon.

c) Exobolygók

Interaktív Naprendszer-modell használata

Látogassatok el a solarsystem.nasa.gov oldalra, ahol a Naprendszer objektumainak aktuális helyzetét megtekinthetitek!

• Válasszatok ki egy bolygót vagy holdat.
• Nézzétek meg a pályáját és elhelyezkedését.
• Használjátok az interaktív vizualizációkat a prezentációhoz!

�� Prezentációs tippek:

• Animációval szemléltessétek az égitestek mozgását!
• Űrszondák képei és megfigyelési eredmények kiemelése.
• Interaktív Naprendszer-modell bemutatása élőben.

d) Méretek és távolságok a Naprendszerben

Részletes bemutatás: A Föld méretének első mérése az ókorban

Az ókori görög tudós Eratoszthenész volt az első, aki sikeresen meghatározta a Föld méretét Kr. e. 3. században.

�� Módszere:

• Megfigyelte, hogy Asszuánban (Egyiptomban) a nyári napforduló idején a Nap pontosan a fejünk fölött állt, és nem vetett árnyékot.
• Alexandriában, amely északabbra fekszik, ugyanebben az időpontban egy oszlop árnyékot vetett.
• Megmérte az árnyék szögét (7,2°), és tudta, hogy Asszuán és Alexandria távolsága kb. 5000 stadion (~800 km).
• Az árnyékszög és a távolság alapján kiszámította a Föld kerületét, amely kb. 40 000 km-nek adódott – meglepően pontos eredmény!

Ez a mérés bizonyította, hogy a Föld gömb alakú, és segített későbbi csillagászati számításokban is.

Rövid ismertetés a többi témáról

�� Hogyan igazolták az ókorban, hogy a Nap messzebb van, mint a Hold?

• Arisztotelész és más görög tudósok megfigyelték a holdfogyatkozásokat, és látták, hogy a Föld árnyéka nagyobb, mint a Hold.
• A Nap fényének terjedése és a Föld árnyékának alakja alapján arra következtettek, hogy a Nap sokkal távolabb van, mint a Hold.

�� Mikor és hogyan sikerült először a Nap–Föld távolságot meghatározni?

• Giovanni Cassini és Jean Richer a 17. században a Mars és a Föld távolságát mérve számították ki a Nap–Föld távolságot.
• Az első pontos érték kb. 150 millió km volt, ami nagyon közel áll a mai adatokhoz.

�� A Jupiter segítségével kinek és hogyan sikerült először a fény terjedési sebességét meghatározni?

• Ole Rømer dán csillagász 1676-ban a Jupiter holdjainak elhalványulását figyelve számította ki a fény sebességét.
• Megfigyelte, hogy a Jupiter holdjai később tűnnek fel, amikor a Föld távolabb van, és ebből kiszámította a fény sebességét (~300 000 km/s).

Köszönöm a figyelmet!

Vissza