GWIAZDY I PLANETY

Spoglądając na majestatycznie wschodzące Słońce zmierzające w swej wędrówce ku południowi, kiedy osiąga najwyższą wysokość, potem z wolna  zmierzające ku zachodowi, trudno uwierzyć, że to Ziemia, a nie Słońce  porusza się w tym układzie. Jeśli dodatkowo uświadomimy sobie, że Ziemia obraca się wokół własnej osi z  średnią prędkością na równiku 1670 km/h oraz z prędkością 107 200 km/h po orbicie wokół Słońca to nasze poczucie stabilności może się nieco zachwiać.

Cykliczność zjawisk występujących wschodów i zachodów Słońca następujacych kolejno pór roku upewnia nas, że jest to stabilny układ i właściwie nie ma powodu, aby się tym przejmować. Warto wyjść na spacer nocą i spojrzeć w niebo rozświetlone tysiącami świateł. Są tam gwiazdy podobne do naszego Słońca oraz planety podobne do naszej Ziemi.  Na ternie Polski można zobaczyć prawie 4000 gwiazd. Są to gwiazdy, których jasność przekracza nieco szóstą wielkość. Gwiazdy charakterystycznie migoczą. Jest to łatwy sposób na rozróżnienie między gwiazdami i planetami. 

Przyjrzyjmy się najpierw planetom bowiem jest ich znacznie mniej. Planety  przy dłuższych okresach obserwacji wydają się mniej przewidywalne. Położenie względem gwiazd zmienia się i dla zwykłego obserwatora są nieprzewidywalne. Dlatego warto zaopatrzyć się w Efemerydy Astronomiczne dostępne w księgarniach. Jest tam wykreślony tor przemierzania nieba danej planety w ciągu roku  na tle gwiazd. Zmienia się też jasność jak i średnica kątowa planet. Porównajmy zakres zmian dla danej planety jak i między planetami. 

Niektóre dane o planetach

• Planeta...............m....................śr.tarczy
• Merkury..........-1m,0 do +1m,3.........4",7 do 12",9
• Wenus............-4m,1 do -3m,0........9"9 do 64",0
• Mars.............-2m,8 do -1m,6.........3",5 do 25"1
• Jowisz...........-2m,2 do -1m,9........30",5 do 49",8
• Saturn...........+0m,2 do +1m,5........14"7 do 20",5
• Uran.............+5m,4 do +6m..........3",4 do 4",2
• Neptun...........+7m,7...................2",2 do 2",4
• Pluton...........+15m.....................0"3

 Literka "m" oznacza magnitudo, czyli jednostkę astronomiczną określaną też jako wielkość gwiazdowa. Jest to jednostka względna, pozorna jasności gwiazd. Im mniejsza wartość tym jaśniejszy obiekt. Wartość 6 jest określana jako leżąca na granicy możliwości obserwacji bez dodatkowych przyrządów. 

Widomą średnicę tarczy planety wyraża się w sekundach kątowych. Oko ludzkie rozróżnia szczegóły odległe od siebie o co najmniej 60". 

Najjaśniejszą planetą na niebie jest Wenus. Interesujące jest porównanie wielkości kątowj Marsa i Jowisza, a także Wenus, które zmieniają się w znacznym zakresie. Te zmiany wynikają z orbit tych planet.

Aby uzmysłowić sobie stosunki wielkości i odległości w układzie słonecznym przyjrzyjmy się następującemu modelowi. Wyobraźmy sobie model tego układu zmniejszony miliard razy. W modelu tym 1 milion kilometrów = 1 metrowi. Słońce wyobrażałaby duża świecąca kula o średnicy 1,4 metra. Naokoło tego Słońca krążyłyby planety:

• Merkury - jak ziarnko grochu o średnicy 5 mm w odległości 58 m
• Wenus - jak wisnia o średnicy 12 mm w odległości 108 m
• Ziemia - jak wisnia o średnicy 13 mm w odległości 149 m
• Mars - jak ziarnko grochu o średnicy 7 mm w odległości 229 m
• Jowisz - jak orzech kokosowy o średnicy 143 mm w odległości 778 m
• Saturn - jak orzech kokosowy o średnicy 121 mm w odległości 1400 m
• Uran - jak jabłko o średnicy 50 mm w odległości 2900 m
• Neptun - jak jabłko o średnicy 53 mm w odległości 4500 m
• Pluton - jak wiśnia o średnicy 10 mm w odległości 5900 m

Najbliższa układu słonecznego gwiazda - Proxima Centauri w powyższym modelu jest w odległości 37 000 km! Oddalenie tej gwiazdy wynosi 4.3 lat świetlnych. Światło przebiega odległość od Słońca do Ziemi w ciągu 8 1/2 minuty, do Plutona zaś - w ciągu 5 1/2 godziny.

Ponieważ planety poruszają się wzdłuż elips dookoła Słońca, które znajduje się w jednym z ognisk tych elips, odległość ich od Słońca ulega zmianom. Za miarę średniej odległości planety od Słońca służy połowa wielkości osi elipsy.

Podstawową jednostką dla wszystkich pomiarów odległości we wszechświecie jest średnia odległość Ziemi od Słońca. Jest to jednostka astronomiczna = 149 504 200 km.
Następną większą jednostką jest rok świetlny = 63 275 jedn.astr.
Jeszcze większą jednostką odległości jest parsek; jest to odległość z której promień orbity Ziemi widziany jest pod kątem 1'', inaczej mówiąc - odległość odpowiadająca paralaksie rocznej 1". Wyraz parsek powstał z połączenia słów paralaksa i sekunda. Odległość gwiazd  bliższych mierzy się paralaksą. Paralaksie 1" odpowiada odległość równa 206265 promieni orbity ziemskiej, którą oznacza się jako parsek (ps) = 3.26 lat świetlnych. Dla Proxima Centauri paralaksa wynosi 0.76''.

Obserwowana jasność (wielkość w m = magnituto) dla najaśniejszych gwiazd:
Syriusz -1.58; Canopus - 0.86; Toliman 0.06; Wega 0.14; Capella 0.21; Arcturus  0.24; Rigel 0.34; Prokyon 0.48; Achemar 0.60; Beta z Cen36 0.86; Atair 0.89; Beteigeuse 0.1 - 0.2; Aldebaran 1.06; Pollux 1.21; Spica 1.21; Antares 1.22; Fomalhaut 1.29; Deneb 1.33; Regulus 1.34; Beta z Cru 1.50.

Jednym z najbardziej charakterystycznych układów gwiazd dla naszej szerokości geograficznej jest duży i mały wóz. Warto bliżej poznać magnitudo tych gwiazd bowiem stanowią one dobre odniesienie do poznania innych ważnych orientacyjnych punktów na niebie.
Na duży wóz składają się następujące gwiazdy, wartości są podane dla obserwowanej jasności - magnitudo: a Dubhe 2.0; b Merak 2.30; g Phad 2.40;  d Megrez 3.30 e Alioth 1.75; z Mizar 2.20 h Alkaid 1.85 orzaz odpowiednie wartości dla gwiazd tworzących mały wóz:  a Gwiazda Polarna 1.95; b Kochab 2.05; g Pherkad 3.0; d Yildun 4.35;  e 4.20; z 4.25; h 4.95.

Prostopadle do gwiazd Mizar i Alioth z dyszla dużego wozu znajdują się gwiazdy Yildun i Kochab z tylnej części małego wozu. Na końcu dyszla małego wozu jest Gwiazda Polarna.

Program astronomiczny http://stellarium.org
Atlas Nieba, PPWK im. Eugeniusza Romera, Warszawa - Wrocław 1991.
Mała Encyklopedia Przyrodnicza, PWN, Warszawa 1957.