Fizika 9.

Az alábbi tartalmat jelenleg INGYENES hozzáféréssel tekinted meg.
Amennyiben szeretnél teljes hozzáférést az oldalhoz, kérlek, regisztrálj, jelentkezz be, és vásárold meg a szükséges elektronikus licencet vagy írd be a nyomtatott könyv hátuljában található kódot!
A geocentrikus elképzelés szerint a Hold és a Nap egyszerű körmozgást végez a Föld körül, a bolygók mozgása összetettebb

A geocentrikus elképzelés szerint a Hold és a Nap egyszerű körmozgást végez a Föld körül, a bolygók mozgása összetettebb

11. A bolygók mozgása
Már az ősi pásztornépek is figyelték az égbolt jelenségeit, változásait. Élénk képzelettel megszemélyesítették a csillagképeket, és igyekeztek magyarázatot találni azok elhelyezkedésének megváltozására. Ezekben sok volt a meseszerű elem.
A hajózás fejlődése tájékozódási támpontokat igényelt a parttól távoli utak alatt is. A csak fantáziára épülő elképzeléseket olyan világképek megfogalmazása követte, amellyel valóságosnak gondolt magyarázatokat lehetett adni az égitestek mozgására.
Az első, az egyház által is elfogadott világkép Klaudiosz Ptolemaiosz (85?–165?) nevéhez kapcsolódik. Az ő alapgondolata az volt, hogy a világmindenség középpontjában a Föld áll, és körülötte kering az összes égitest, amelyeket a különböző távolságra levő kristályszférák hordoznak.

Nikolausz Kopernikusz lengyel csillagász

Nikolausz Kopernikusz lengyel csillagász

Egy másik lényeges eleme ennek a világképnek az, hogy a földi életre a keletkezés, változás és elmúlás, az égi világra viszont a változatlan öröklét a jellemző.
A Föld központi szerepe miatt ezeket a ptolemaioszi gondolatokat geocentrikus világképnek nevezzük. Ez a leíró jellegű világkép az okokra meg sem kísérel magyarázatot adni.
Az 1500 évig igaznak hitt geocentrikus világképről – a méréstechnika fejlődésével egyre szaporodó helyes mérési eredmények alapján – kiderült, hogy hibás, mert alapfeltevése téves. A Föld ugyanis nem a világ közepe, hanem „csak” egy bolygó a sok közül.
A fejlődés következő állomása a heliocentrikus világkép volt, aminek megfogalmazása a lengyel Nikolausz Kopernikusz (1473–1543) nevéhez kapcsolódik.

A kopernikuszi világkép korabeli ábrázolása

A kopernikuszi világkép korabeli ábrázolása

Kopernikusz elképzelése szerint:
 
– A Nap foglalja el a központi helyet a világban, és körülötte körpályán keringenek a bolygók.
– Az állócsillagok mozdulatlanok, napi mozgásuk látszólagos, és csak a Föld forgásának következménye.
A heliocentrikus világképet és annak hirdetőit kemény támadások érték (pl. Galilei inkvizíciós pere). Ennek oka a látszat (felkel a Nap), a megszokás és főként az volt, hogy ez az elképzelés megszüntette az éles különbséget a földi és az égi jelenségek között.
A fejlődés következő átmeneti elemét a dán Tycho de Brahe (1546–1601) gondolatai adták. Az 1572-ben általa észlelt nóva (mint új állócsillag), és az 1576-ban megfigyelt üstökös meggyőzték őt arról, hogy nem csak a földi világ változik.

A bolygók mozgása a Nap körül

A bolygók mozgása a Nap körül

Mivel az üstökös pályája keresztezte a bolygók pályáját, rájött arra, hogy nem létezhetnek az égitesteket hordozó kristályszférák.
Tycho de Brahe igen jó megfigyelő és pontosan (2 szögperc hibával) mérő csillagász volt, ezért észrevette, hogy egyre több adat cáfolja a geocentrikus gondolati rendszert és azon belül a ptolemaioszi világképet. Megalkotott egy kompromisszumos világképet, amelyben meghagyta a Föld központi helyét. Így ez a rendszer lényegében a ptolemaioszinak egy változata volt, de ezzel elhárította azokat a támadásokat, amelyek a nyugalomban levőnek gondolt Föld „tapasztalata” és a vallásos ideológia érdekei alapján érhették volna. Mérési eredményei alapján viszont úgy gondolta, az összes bolygó a Nap a körül kering, és a Nap ezekkel együtt kering a Föld körül.
Giordano Bruno (1548–1600) olasz filozófus nem fogadta el a Nap „világközpont” szerepét. Felismerte, hogy számtalan, a Naphoz hasonló csillag van, amelyek körül bolygók keringhetnek. Nézeteiért az inkvizíció máglyahalálra ítélte, és Rómában megégette.
A heliocentrikus világkép leírását – Tycho de Brahe mérési eredményeinek felhasználásával – Johannes Kepler (1571–1630) három törvénybe foglalva fejlesztette tovább.
A bolygók napközelben gyorsabban, távolabb lassabban mozognak

A bolygók napközelben gyorsabban, távolabb lassabban mozognak

Kepler I. törvénye: A bolygók olyan ellipszispályákon keringenek, amelyek egyik gyújtópontja a Nap középpontjában van.
Kepler II. törvénye: A bolygók vezérsugara (a bolygó és a Nap közötti szakasz) egyenlő idők alatt egyenlő területeket „súrol”. Ez azt jelenti, hogy a bolygók napközelben gyorsabban mozognak, mint a Naptól távolabb.
Kepler III. törvénye: A bolygók keringési időinek négyzetei úgy aránylanak egymáshoz, mint az ellipszispályáik nagytengelyének köbei:
T12:T22=a13:a23.
Kepler azt írta le három törvényével, hogyan mozognak a bolygók. Arra, hogy miért így mozognak, Isaac Newton (1643–1727) adott magyarázatot. Kijelentette, hogy a bolygók és a Nap között vonzóhatás van, és ennek az erőhatásnak az iránya mindig a bolygót és a Napot összekötő egyenesbe esik. Kimutatta, hogy az égitestek, pl. a Hold és a Föld közötti vonzás is gravitációs jelenség, úgy mint a Föld és a közelében levő testek közötti vonzás.
A bolygók és a Nap méretarányai, valamint a bolygók összehasonlító adatai
A bolygók és a Nap méretarányai, valamint a bolygók összehasonlító adatai

A bolygók és a Nap méretarányai, valamint a bolygók összehasonlító adatai

A mesterséges égitestek
Az emberi tudás lehetővé tette, hogy a XX. század ötvenes éveiben mesterséges égitesteket juttassanak a Föld köré, a Nap köré, majd a Naprendszeren kívülre. Az ember eljutott a Holdra is.
A mesterséges égitestek pályája és mozgása attól függ, hogy milyen magasra juttatták fel, és itt milyen irányú és nagyságú sebességgel indították el az égitest mozgását.
Ezek megválasztásával elérhető, hogy a fellőtt űrhajó:
 
– mesterséges holdként (műholdként) keringjen a Föld körül,
– mesterséges bolygóként a Nap körüli pályán mozogjon, vagy
– csillagközi szondaként elhagyja Naprendszerünket.
Úgy is Föld körüli pályára lehet juttatni a műholdat, hogy a Földnek mindig egy meghatározott pontja felett legyen, vagyis együtt forogjon a Földdel. Az ilyen műholdaknak a hírközlésben van szerepük, mert a földi tv-, rádió- és telefon-adókból érkező elektromágneses hullámokat felfogják, felerősítik és visszaküldik a Föld általuk „látott” részére. Ilyen műhold pl. az Astra, az Eutelsat, a Hot Bird stb.
A mesterséges égitest pályája a fellövés magasságától, a pálya menti sebesség nagyságától és irányától függ
A Föld körül keringő Hubble űrteleszkóp háttérben a Földdel
A mesterséges égitest pályája a fellövés magasságától, a pálya menti sebesség nagyságától és irányától függA Föld körül keringő Hubble űrteleszkóp háttérben a Földdel
MEGJEGYZÉSEK
 
1. A geo – görög eredetű előtag a Földdel kapcsolatos fogalmakban.
A helio – görög eredetű előtag a Nappal kapcsolatos fogalmakban.
A centrum – latin szó, jelentése: közép, középpont.
Az inquisitio – latin szó, jelentése: kutatás, (bírósági) vizsgálat. A középkorban inkvizíciónak a katolikus egyház eretnekeket üldöző intézményét nevezték.
A nóva olyan új csillag, melynek fénye rövid idő alatt megnő, majd eredeti fényességére csökken.
2. Az égitestek különféle módon csoportosíthatók:
 
– A csillag olyan világító, forró gázgömb, amelyet anyagának gravitációs mezője tart össze. (A köznyelvben ettől eltérően minden olyan égitestet – a Hold kivételével – csillagnak neveznek, ami éjjel világít. A meteorokat is hullócsillagnak mondják.)
– A bolygók azok az önmaguktól nem világító égitestek, amelyek valamelyik csillag körül keringenek, és annak fényét verik vissza.
– A hold, másként mellékbolygó olyan égitest, amely egy bolygó körül kering, és kíséri azt.
A Nap tehát csillag, a Föld egy bolygó, a Hold pedig mellékbolygó, vagyis hold.
3. A mesterséges és a természetes égitestek mozgását ugyanazon – egyetemes – szabályok és törvények határozzák meg.
GONDOLKOZZ ÉS VÁLASZOLJ!
1. A világképek megfogalmazói anélkül, hogy ismerték volna a vonatkozási rendszer fogalmát, valamihez viszonyították az égitestek mozgását. Mi volt a vonatkoztatási rendszere Ptolemaiosznak és Kopernikusznak?
2. Milyen elven működik az űrhajókat pályára juttató rakéta? Miért működik a világűrben is, ahol nincs levegő?
3. Miért mozog az űrállomás azt követően is, hogy leállították a rakétáit? Miért marad Föld körüli pályán az űrállomás?
FELADAT!
1. A Föld és a Nap átlagos távolsága 1,5108km. A Mars keringési ideje 1,881 év. Mennyi a Mars átlagos távolsága a Naptól?
2. A Merkur átlagos távolsága a Naptól 5,785107km. Mennyi idő alatt kerüli meg a Merkúr a Napot?
Leckéhez tartozó extrák

A Naprendszer, bolygópályák

A Nap körül 8 bolygó kering ellipszispályán.

Kepler törvényei

A bolygómozgást leíró három fontos törvényt Johannes Kepler fogalmazta meg.

Sir Isaac Newton

Newton, az egyik legnagyobb fizikus, aki matematikai alapokra helyezte a mechanika törvényeit....

Bolygók, méretek

A Nap körül a belső kőzetbolygók és a külső, nagyméretű gázbolygók keringenek.

Műholdtípusok

A Föld körül keringő mesterséges égitesteket polgári és katonai célokra egyaránt...

A súlytalanság

Az űrhajó pályája során állandó szabadesésben van.

A Hubble űrtávcső

A Hubble űrtávcső működését a légköri hatások nem befolyásolják.

A Naprendszer, bolygópályák

Kepler törvényei

Sir Isaac Newton

Bolygók, méretek

Műholdtípusok

A súlytalanság

A Hubble űrtávcső

Kosárba helyezve!