Η επιστήμη της Αστρονομίας

Εικόνα 1: Οι φάσεις της Σελήνης από σημειώσεις του Γαλιλαίου.

Η επιστήμη της Αστρονομίας

του Κωνσταντίνου Αθ. Οικονόμου, δασκάλου  –συγγραφέα

ΓΕΝΙΚΑ: Η Αστρονομία [διεθνής όρος εκ των ελληνικών λέξεων του άστρον+νέμω] είναι η επιστήμη που ερευνά και εξετάζει όλα τα ουράνια σώματα (και τη Γη) καθώς και τις σχέσεις, τις κινήσεις και τη δυναμική τους. Αναφέρεται στην παρατήρηση και την ερμηνεία των φαινομένων που συμβαίνουν στον ουράνιο χώρο πέρα από την Γη. Μελετά την προέλευση, την εξέλιξη, τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των ουρανίων σωμάτων που μπορούν να παρατηρηθούν, καθώς και τις διεργασίες που περιλαμβάνουν αυτές. 

Η Αστρονομία γεννήθηκε με την εμφάνιση του έμφρονος ανθρώπου στη Γη. Για τους Έλληνες, η Αστρονομία γεννήθηκε την ίδια στιγμή που εμφανίστηκε και η Ελληνική Μυθολογία. Προστάτης της ήταν η Μούσα Ουρανία. Όμως και άλλοι αρχαίοι πολιτισμοί [Βαβυλώνιοι, Σουμέριοι, Αιγύπτιοι και Ινδοί], παρατηρούσαν μεθοδικά τον ουρανό. Κατά τη διάρκεια του 20ου αιώνα, ο τομέας της αστρονομίας χωρίστηκε σε παρατηρησιακό και θεωρητικό κλάδο. Η παρατηρησιακή αστρονομία επικεντρώνεται στην απόκτηση δεδομένων από παρατηρήσεις ουράνιων αντικειμένων, τα οποία στη συνέχεια αναλύονται. Η θεωρητική αστρονομία αναπτύσσει ηλεκτρονικά ή αναλυτικά μοντέλα για να περιγράψει αστρονομικά αντικείμενα και φαινόμενα. Συνεπώς, η θεωρητική αστρονομία επιδιώκει να εξηγήσει τα παρατηρησιακά αποτελέσματα, και οι παρατηρήσεις χρησιμοποιούνται για την επιβεβαίωση των θεωρητικών μοντέλων.

ΚΛΑΔΟΙ: 1. Πρακτική ή Παρατηρησιακή Αστρονομία: πραγματεύεται τα όργανα, τις μεθόδους που εκτελούνται οι αστρονομικές παρατηρήσεις καθώς και τους διαφόρους υπολογισμούς αυτών. 2. Σφαιρική Αστρονομία: θεωρώντας τα ουράνια σώματα ως μαθηματικά σημεία στη νοητή κοίλη επιφάνεια της ουράνιας σφαίρας, αποτελεί την εφαρμογή της σφαιρικής τριγωνομετρίας στην Αστρονομία. Σ΄ αυτόν τον κλάδο χρωστάμε την ουράνια χαρτογραφία και τη έκδοση αστρονομικών πινάκων. 3. Ουράνια Μηχανική: αυτή εξετάζοντας τα ουράνια σώματα από δυναμική άποψη, μελετά τις δυνάμεις που διέπουν αυτά, αλλά και τα αποτελέσματα με βάση φυσικούς νόμους. Ο κλάδος αυτός στηρίζεται στη μαθηματική Ανάλυση και Θεωρητική Μηχανική. Διαμορφωτής του κλάδου υπήρξε ο Γάλλος μαθηματικός Λαπλάς [“Μεκανίκ σελέστ”]. 4. Φυσική Αστρονομία: Εξετάζει χημική σύσταση, θερμοκρασία, χρώμα, λαμπρότητα, κλπ. των ουρανίων σωμάτων. Η Φυσική Αστρονομία επίσης κατατάσσει τα ουράνια σώματα σε αστέρες, πλανήτες, δορυφόρους κλπ. 5. Ναυτική Αστρονομία: Αποτελεί συνδυασμό της Πρακτικής Αστρονομίας και της Σφαιρικής Αστρονομίας για τις ανάγκες της ναυσιπλοΐας όσο και της αεροπλοΐας. 6. Περιγραφική Αστρονομία ή Κοσμογραφία: Περιγράφει τα ουράνια σώματα και τα διάφορα ουράνια φαινόμενα. Ο κλάδος αυτός χαρακτηρίζεται ως «ο ξεναγός του διαστήματος». Περιλαμβάνει βασικές γνώσεις της Αστρονομίας, τις οποίες και εκθέτει απλά, χωρίς τη χρήση πολύπλοκων μαθηματικών τύπων [αυτός ο τρόπος παρουσίασης ταιριάζει και στη μορφή των άρθρων που σε συνέχειες παραθέσαμε]. 7. Κοσμογονία: σκοπός του τελευταίου αυτού αστρονομικού κλάδου είναι, η, μέσω των πορισμάτων των διαφόρων άλλων κλάδων της Αστρονομίας, αποκάλυψη των νόμων της δημιουργίας και της εξέλιξης [συχνότατα ξεκινώντας με αξιώματα και όχι αποδείξεις, ως θα όφειλε μια φυσική επιστήμη].

ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ ΚΑΙ ΑΣΤΡΟΛΟΓΙΑ: Συχνά παρατηρείται μια σύγχυση μεταξύ της Αστρονομίας και της Αστρολογίας [ζώδια]. Παρότι έχουν κοινή ιστορική καταγωγή, η μεν Αστρονομία βασίζεται στην επιστημονική μεθοδολογία (επαναληψιμότητα των παρατηρήσεων, διατύπωση νόμων που ερμηνεύουν τις παρατηρήσεις), η δε Αστρολογία είναι μία ψευδοεπιστήμη που ανήκει στη σφαίρα της «προνοητικής δεισιδαιμονίας» και που διατυπώνει “νόμους” και προβλέψεις για την εξέλιξη της καθημερινής ανθρώπινης ζωής(!), βασιζόμενη κυρίως στις μεταξύ των ουρανίων και επίγειων σωμάτων μαγνητικές δυνάμεις, οι οποίοι όμως στερούνται συνέπειας, φθάνοντας και στα όρια της απάτης. [Για την Αστρολογία έχουμε αναφερθεί παλαιότερα από τις στήλες της Ελευθερίας στη σειρά των άρθρων μας περί ανθρωπίνων παθών και δεισιδαιμονιών (Σάββατο 29.12.2012, σελίδα 8).]

ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ: Νεότερη διάκριση της Αστρονομίας γίνεται σε δύο μεγάλους κλάδους: 1. την Κλασσική Αστρονομία, που εξετάζει τις φαινόμενες θέσεις και κινήσεις των ουρανίων σωμάτων μέσω αστρονομικών οργάνων, εκθέτει τις μεθόδους υπολογισμών των παρατηρήσεων, ενώ μελετά τις πραγματικές κινήσεις και τις μεταξύ των σωμάτων αυτών σχέσεις, αναζητώντας τα αίτια που τις προκαλούν, διατυπώνοντας μαθηματικούς τύπους που συνδέουν αυτά, και 2. την Αστροφυσική που ασχολείται με τα φυσικά χαρακτηριστικά γνωρίσματα των ουρανίων σωμάτων όπως η λαμπρότητα, η θερμοκρασία, η ακτινοβολία, η χημική σύσταση κλπ

ΙΣΤΟΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ: Η γοητεία που ανέκαθεν ασκεί ο ουρανός στον άνθρωπο τον οδήγησε στην συστηματοποίηση των παρατηρήσεών του και στην διατύπωση νόμων που εξηγούν φαινόμενα όπως οι φάσεις της σελήνης, η διάρκεια του έτους και η εναλλαγή των εποχών. Οι πρώτοι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν ως μέσο παρατήρησης το γυμνό μάτι.

Α΄ ΑΡΧΑΙΟΤΗΤΑ – ΜΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗ: Η αστρονομία θεωρείται κατ' εξοχήν ελληνική επιστήμη, αφού θεμελιώθηκε από τους αρχαίους Έλληνες φιλοσόφους που έκαναν σημαντικά βήματα στη θεμελίωσή της ως επιστήμης, όπως η καθιέρωση του συστηματος του φαινόμενου μεγέθους των αστέρων (που εφαρμόζεται ακόμα), τη διαπίστωση της σφαιρικότητα της γης [Πυθαγόρας 6ος π.Χ. αι.], την πρόταση του ηλιοκεντρικού συστήματος [Αρίσταρχος 310-230 π.Χ.], τη μέτρηση της γήινης ακτίνας [Ερατοσθένης 276-192 π.Χ.], την κατάρτιση καταλόγου ουρανίων σωμάτων [Ίππαρχος περί του 150 π.Χ.], κ.α. Αργότερα, η Αλεξανδρινή σχολή δεν

αρκέστηκε σε απλές θεωρητικές έρευνες αλλά επιδίωξε και την εκτέλεση των παρατηρήσεων με πολύ μεγάλη ακρίβεια. Όμως και άλλοι αρχαίοι λαοί, όπως ο Βαβυλώνιοι και οι Αιγύπτιοι ασχολήθηκαν με την Αστρονομία. Γνωρίζουμε μάλιστα την κατάρτιση ημερολογίων από τους αρχαίους Αιγύπτιους με πρακτικούς σκοπούς, όπως την συστηματοποίηση των καλλιεργειών γύρω από το Νείλο.

Β΄ ΜΕΣΑΙΩΝΑΣ: ήταν η περίοδος οπισθοδρόμησης των επιστημών. Ο φόβος της ιεράς εξέτασης και ο παπικός σκοταδισμός, απέτρεπε κάθε πρόοδο στη Δύση. Η εγκατάλειψη του ηλιοκεντρικού συστήματος και η καθιέρωση ενός γεωκεντρικού ήταν επιβεβλημένη από την κακώς λεγόμενη «Χριστιανική Ηθική», που ο καθολικισμός επέβαλε παντού. Ωστόσο κατά την περίοδο του Μεσαίωνα πρόοδος στην Αστρονομία υπήρξε από Άραβες αστρονόμους, όπως ο al-Farghani [9ος αιώνας μ.Χ.]. Μάλιστα κείμενά Αράβων αστρονόμων μεταφράστηκαν στα λατινικά το 12^ο αιώνα.

Γ΄ ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗ: Η Αναγέννηση υπήρξε η περίοδος εκρηκτικής εξέλιξης της Αστρονομίας με την διατύπωση του ηλιοκεντρικού συστήματος του Κοπέρνικου [1473-1543], ο οποίος συγκέντρωσε τις θεωρίες και τις παρατηρήσεις των αρχαίων Ελλήνων φιλοσόφων και τις εμφάνισε σαν δικό του σύστημα, τους νόμους κίνησης των πλανητών του Κέπλερ [1571-1630], τις εργασίες του Γαλιλαίου [1564-1642] και τους νόμους της δυναμικής του Νεύτωνα [1642-1727]. Τέλος, οι παρατηρήσεις του Τύχωνος Μπράχε [1546-1601] ήταν οι σπουδαιότερες πριν την εισαγωγή του τηλεσκοπίου και χρησιμοποιήθηκαν για τη διατύπωση των νόμων του Κέπλερ.

Πάντως, το σπουδαιότερο βήμα στην Αστρονομία ήταν, την εποχή εκείνη, η εισαγωγή του τηλεσκοπίου από το Γαλιλαίο. Το τηλεσκόπιο έδωσε μεγάλη ώθηση στην Αστρονομία επιτρέποντας παρατηρήσεις ακριβείας σε ουράνια σώματα αόρατα ως τότε διά γυμνού οφθαλμού.

Δ΄ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΕΠΟΧΗ: Η Παρατηρησιακή Αστρονομία εξακολουθεί να δίνει υλικό με την κατασκευή ολοένα και ισχυρότερων τηλεσκοπίων. Στις αρχές του 19^ου αι., ο Messier παρουσίασε κατάλογο με απομακρυσμένα ουράνια αντικείμενα, όπως γαλαξίες, νεφελώματα, κ.ά. Με τα σημερινά υπερσύγχρονα ραδιοτηλεσκόπια η εξερεύνηση έφτασε σε απίστευτα “βάθη” του Σύμπαντος. Σημαντικά ακόμη γεγονότα που έδωσαν ώθηση στην επιστήμη της Αστρονομίας, υπήρξαν, ο νόμος του Χαμπλ για την επέκταση του Σύμπαντος, η θεωρία της Σχετικότητας του Α. Αϊνστάιν, η εξερεύνηση με διαστημοσυσκευές του διαστήματος και η λειτουργία του σπουδαίου διαστημικού τηλεσκοπίου Χαμπλ. Με τα νέα στοιχεία που ήρθαν τις προηγούμενες δεκαετίες στο φως η Αστρονομία εξετάζει με περισσότερη σαφήνεια τους νόμους που διέπουν τα ουράνια σώματα, τα οποία μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως εξής.

ΟΥΡΑΝΙΑ ΣΩΜΑΤΑ: Αστέρες: Οι αστέρες ή άστρα είναι σώματα αποτελούμενα από πλάσμα [δεν είναι δηλαδή ακριβώς αέρια αφού το υλικό τους αποτελείται κυρίως από πυρήνες στοιχείων], στα οποία κυριαρχεί συνήθως το στοιχείο υδρογόνο. Οι συνθήκες στους αστέρες είναι τέτοιες ώστε να λαμβάνουν χώρα θερμοπυρηνικές αντιδράσεις και να ακτινοβολούν ενέργεια σε μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Ο Ήλιος είναι φυσικά ο κοντινότερος αστέρας στη Γη. Μία καθαρή ασέληνη νύχτα μπορούμε να διακρίνουμε με γυμνό οφθαλμό περί τους 4000 αστέρες.

Όλα τους είναι άστρα που ανήκουν στον Γαλαξία μας. Ο κοντινότερος αστέρας στο Ηλιακό Σύστημα είναι ο Εγγύτατος [Proxima] Κενταύρου, σε απόσταση 4,2 ετών φωτός. Πλανήτες: Οι πλανήτες [σημαίνει περιπλανόμενοι, στα αρχαία Ελληνικά] είναι σώματα (αέρια ή στερεά) τα οποία δεν συντηρούν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις.

Οι πλανήτες του Ηλιακού μας Συστήματος περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο. Οι πλανήτες συχνά διαθέτουν Δορυφόρους, δηλαδή σώματα που περιστρέφονται γύρω τους, όπως η Σελήνη γύρω από τη Γη. Μικρότερα σώματα είναι οι Κομήτες και οι Αστεροειδείς. Τα Νεφελώματα: είναι σχηματισμοί αερίων και σκόνης που εκτείνονται σε ευρύτερες περιοχές του Γαλαξία. Τα νεφελώματα συχνά είναι περιοχές δημιουργίας νέων αστέρων. Γνωστό νεφέλωμα είναι το «Μεγάλο Νεφέλωμα του Ωρίωνα» (Μ42) στον αστερισμό του Ωρίωνα. Αστρικά Σμήνη: Είναι σχηματισμοί αστέρων που έχουν βαρυτική αλληλεπίδραση. Διακρίνονται σε σφαιρωτά και ανοικτά σμήνη. Γνωστότερο απ' αυτά είναι οι Πλειάδες ή Πούλια [Μ45], στον αστερισμό του Ταύρου. Γαλαξίες: Είναι πολύ μεγαλύτεροι σχηματισμοί αστέρων, τάξεων εκατοντάδων ή και χιλιάδων ετών φωτός διαμέτρου, οι οποίοι οργανώνονται σε Γαλαξιακά Σμήνη. Ο κοντινότερος γαλαξίας στον Γαλαξία μας είναι αυτός του Μεγάλου Κυνός, [απόσταση 25.000 ε.φ.], αλλά ο πλησιέστερος ορατός με γυμνό μάτι γαλαξίας είναι το Μέγα Νέφος του Μαγγελάνου [169.000 έ.φ.]. Αστερισμοί: Για ευκολότερη αναγνώριση και ανεύρεση των ουράνιων σωμάτων, ο ουρανός χωρίζεται σε 88 τμήματα, ισάριθμων αστερισμών, με άστρα που στην πραγματικότητα δεν έχουν μεταξύ τους καμία, συνήθως, σχέση [απλώς φαίνεται, για την ακρίβεια φαινόταν, στους πρώτους επιστήμονες από την αρχαιότητα ακόμη, να σχηματίζουν διάφορες “εικόνες”, όπως του λιονταριού, του τοξότη, του σκύλου, κ.α.]. Οι αστερισμοί που διασχίζει ο ήλιος κατά την εναλλαγή των εποχών (η εκλειπτική) ονομάζονται αστερισμοί του Ζωδιακού Κύκλου, [τα άστρα των οποίων δεν καθορίζουν φυσικά τίποτε από τον ανθρώπινο βίο όπως διατείνονται τσαρλατάνοι ψευδοεπιστήμονες της αστρολογίας]. Στην Αστρονομία, τέλος έχουμε τους όρους Μαύρες Τρύπες και Αστέρες Νετρονίων, που δεν είναι τίποτε άλλο από άστρα που βρίσκονται στα τελικά στάδια της εξέλιξής του.

ΕΞΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΟΥ ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΟΣ: Ο 20ος αιώνας έχει ταυτιστεί με τον όρο «Διαστημική εποχή». Λέμε πως για πρώτη φορά ο άνθρωπος κατάφερε να «φτάσει» τα αστέρια, όμως τον μόνο αστέρα που επισκέφθηκε, κι αυτόν με μη επανδρωμένη αποστολή, ήταν ο Ήλιος! Πάντως, σίγουρα κατάφερε να ξεπεράσει τα όρια της γήινης ατμόσφαιρας με τα διαστημικά σκάφη [κάποιο εκ των οποίων (Βόγιατζερ) σε λίγο καιρό θα ξεφύγει και από τα όρια του Ηλιακού Συστήματος], και να πατήσει ο ίδιος στη Σελήνη. Η εξερεύνηση του Διαστήματος [στοιχεία της οποίας προσπαθήσαμε να δώσουμε όσο απλούστερα ήταν δυνατό με τα άρθρα μας που προηγήθηκαν], συνέβαλε αποφασιστικά στην ανάπτυξη της Αστρονομίας, καθώς έδωσε τη δυνατότητα απευθείας δειγματοληψίας και επισκόπησης.

Η ΑΞΙΑ ΤΗΣ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ: Η συμβολή της αστρονομίας στις άλλες επιστήμες είναι σπουδαιότατη. Κανείς δεν μπορεί ν΄ αμφισβητήσει ότι οι θεωρίες και οι παρατηρήσεις των αρχαίων Ελλήνων Φυσικών Φιλοσόφων, αποτελούν τη βάση της σύγχρονης αυτής επιστήμης. Αλλά και σήμερα η Οπτική [τηλεσκόπιο, μικροσκόπιο], αναπτύχθηκε ιδιαίτερα από την ανάγκη της έρευνας των ουρανίων σωμάτων. Η Φασματοσκοπία, που έχει αστρονομική προέλευση, χρησιμοποιείται σήμερα από τη Φυσική, τη Χημεία, τη Μεταλλουργία, τη Βιολογία, κ.ά. Ακόμη η Χρονομετρία, η Ναυτιλία και η Γεωδαισία σχετίζονται στενά με την Αστρονομία.

Τέλος η Αστρονομία σχετίζεται στενά με τη Φιλοσοφία και τη Μεταφυσική. Κι ενώ ως επιστήμη δεν μπορεί να δώσει άμεση απάντηση σε φιλοσοφικά προβλήματα, εντούτοις «ασκεί σημαντική επίδραση», όπως έλεγε ο διάσημος αμερικανός φυσικός Χένρυ Ν. Ράσελ (1877-1957), «στον καθορισμό της θέσης του σκεπτόμενου ανθρώπου στις υποχρεώσεις του προς τις μέλλουσες γενιές, ή τη θέση του στο Σύμπαν ως προς τη Δύναμη εκείνη υπεράνω αυτού». Ακριβώς κάτι παρόμοιο υποστήριξε χαρακτηριστικά και ο Καθηγητής του Πανεπιστημίου Αθηνών και διευθυντής του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, Δημήτριος Αιγινήτης: “Η Αστρονομία παρουσιάζει τη συγγένεια της ανθρώπινης διανοίας προς τον Άπειρον Λόγον». Η ουσιαστική “ατέλεια” της Αστρονομίας [όπως άλλωστε συμβαίνει και με τον γενήτορα της επιστήμης, ανθρώπινο νου], στην πραγμάτευση και στην με αξιώματα, μη συνάδοντα μαθηματικής ανάλυσης, τοποθέτησή της απέναντι στο δημιουγικό Αίτιο του Σύμπαντος, δίνει λαβή και σε μας να κλείσουμε τη σειρά των άρθρων μας βλέποντας το ρόλο του Δημιουργού πίσω από αυτό το, “αδικαιολόγητο” για επιστήμη, “δημιουργικό” κενό.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ: Cambridge Dictionary of Astronomy. Mitton, Jacqueline,

Cambridge: Cambridge University Press, 2001.

Oxford Dictionary of Astronomy. Ridpath, Ian, New York: Oxford University Press, 2003.

Field G.B. & Chaisson E.J. Το Αθέατο Σύμπαν (The Invisible Universe) Μετ.

Κανάρης Τσίγκανος, Ηράκλειο: Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 1991 (2000).

Shu, Frank. Αστροφυσική Αστέρες και Γαλαξίες - Ηλιακό Σύστημα Τόμος (The

Physical Universe An Introduction to Astronomy), Μετ. Ι. Βεντούρα, Ν. Κυλάφης,

Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 1990 (2004).

Αυγολούπη Ι. Σταύρου, και Γιάννη Σειραδάκη. Παρατηρησιακή Αστρονομία,

Θεσ/νίκη: Εκδόσεις Πλανητάριο Θεσ/νίκης, 1987 (2004).

Μαυρομμάτης Δ. Κων/νος. Λεξικό Αστρονομίας, Βόλος: Εκδόσεις Ώρες, 2006 (2^η Έκδοση).

Ξανθόπουλος Βασίλης. Περί Αστέρων και Συμπάντων, Ηράκλειο: Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 1986 (2005).

Ν. Χασάπης, "Κοσμογραφία" ΟΕΔΒ