Kosmoloogia (1)

6. kursus KOSMOLOOGIA.
NÜÜDISAEGNE FÜÜSIKALINE MAAILMAPILT
Päike – meie Päikesesüsteemi keskmes olev täht, Maast keskmiselt150 miljoni km ehk 1 astronoomilise ühiku kaugusel. Päike on põhijada täht, mille aktiivsuse aastad korduvad iga 11 aasta tagant. Päike on 5 miljardit aastat vana. Tema läbimõõt on 109 Maa läbimõõtu ja mass 333000 Maa massi. Pinnatemperatuur on 5780 K ja sisemuses 14 miljonit kraadi. Päike koosneb peamiselt vesinikust (73%) ja heeliumist (25%). Tohutu kiirgusvõimsus tekib termotuumareaktsioonides tsentraalosas, vabanev energia jõuab meieni valgusena. Kogu Päikese aine on kõrge temperatuuri tõttu plasmaolekus.
Päikesesüsteem koosneb Päikesest, selle ümber tiirlevatest planeetidest, nende ümber tiirlevatest kuudest ehk kaaslastest, valdavalt Marsi ja Jupiteri vahel tiirlevatest korrapäratu kujuga asteroidide vööst, põhiliselt Päikesesüsteemi perifeerias, aga mõnikord ka Päikese lähedusse jõudvatest komeetidest, juhuslikult liikuvatest meteoorkehadest (massiga milligrammidest tonnideni), mis Maa atmosfääri sattudes põlevad meteooridena (maapinda tabades saavad nime meteoriidid ). Päikesesüsteemi põhikomponent on Päike, suhteliselt väike täht, mis siiski moodustab 99,86% Päikesesüsteemi massist ning on gravitatsiooniliselt domineeriv. Ülejäänud väike osa väljaspool Päikest asuvast massist hõlmab kaheksa planeeti (Merkuur, Veenus , Maa, Marss, Jupiter , Saturn , Uraan , Neptuun (veel hiljuti planeediks peetud Pluuto kuulub nüüd kääbusplaneetide hulka). Päikesesüsteem on osa Linnutee galaktikast, asub Galaktika keskmest 25000 kuni 28000 valgusaasta kaugusel. Ta tiirleb ümber Galaktika keskme kiirusega 220 km/s ning teeb ühe täistiiru 226 miljoni aastaga.
Rahvusvahelise Astronoomiauniooni definitsiooni järgi nim Päikesesüsteemi planeediks taevakeha , mis tiirleb ümber Päikese, on piisava massiga, et ületada jäiga keha jõud ning hoida keralähedast kuju ning oma gravitatsiooniga tõmmanud oma pinnale väiksemaid kehad oma orbiidi ümbruses. Kui täidetud on vaid kaks esimest tingimust, ei ole tegemist planeediga, vaid kääbusplaneediga. Nii on ka Pluuto kääbusplaneet, sest tema ümbruses on Kuiperi vöö.
Päikesesüsteemi planeedid võib koostise järgi jagada kaheks rühmaks:

Maa-sarnased ehk kiviplaneedid , mis koosnevad põhiliselt mineraalidest

Jupiteri-sarnased ehk hiidplaneedid , mis koosnevad põhiliselt gaasidest , mille keskmes võib olla ka mineraalne tuum.
Kääbusplaneedid koosnevad peamiselt jääst ja mineraalidest.
Planeedi kaaslane (igapäevaelus lihtsalt kuu) on planeedi looduslik kaaslane. Päikesesüsteemis on kuud kuuel planeedil ja kahel – Merkuur ja Veenus – kuud puuduvad. Maa – 1 kuu, Marss – 2 kuud, Jupiter 63 kuud, Saturn – üle 60 kuu, Uraan – 27 kuud, Neptuun – 15 kuud.
Asteroidid – väikesed planeedisarnased taevakehad , mis tiirlevad Kepleri seadustele vastavalt ümber Päikese. Enamus asteroide (98%) tiirleb nn asteroidide vöös, mis jääb Marsi ja Jupiteri vahele.Asteroidide läbimõõt jääb vahemikku mõnisada meetrit kuni paarsada kilomeetrit.
Komeet on Päikesesüsteemi äärealadelt pärinev taevakeha (sabatäht), mis koosneb peamiselt jääst, tahkest süsinikdioksiidist ja mitmesugustest anorgaanilistest ja orgaanilistest lisanditest. Komeetide ehituses eristatakse tuuma, pead ja saba. Tahket pead ümbritseb kommedi pea, millest tekib Päikese valgusrõhu toimel komeedi saba. Saba on suunatud alati Päikesest eemale.
Meteoor – rahvakeeles langev täht – on Maa atmosfääri sattunud meteoorkeha poolt põhjustatud valgus-, heli-, elektri- jm nähtuste kompleks . Kui keha põlemise jääk langeb Maale, nim seda meteoriidiks.
Meteoorkeha - on planeetidevahelises ruumis liikuv tahke keha, mille suurus ulatub liivatera suurusest piljardikuuli suuruseni , tekivad komeetide tuumade lagunemisel, atmosfääri sattudes põhjustab meteoori ning võib meteoriidina maapinnale langeda. Meteoorkeha kiirus on suur. Atmosfääri sattudes kulgeb põlemine sageli plahvatuslikult. Siiski langeb Maale iga päev kümmekond tonni meteoorset ainet.
Maa liikumine- Maa tiirleb ümber Päikese ja pöörleb ümber oma telje, pöörlemistelg on
kaldu orbiidi tasandi normaali suhtes. Telje kalle säilub Maa tiirlemisel ning sellest on tingitud aastaajad .
Maa koos oma loodusliku kaaslase Kuuga tiirleb mööda ellipsikujulist orbiiti ümber Päikese. Tiirlemisperiood on 365 ööpäeva 6 tundi 9 minutit 9,98 sekundit. Maa tiirlemise keskmine kiirus on umbes 106 000 km/h.
Maa pöörleb ümber oma keset läbiva mõttelise polaartelje. Täispöörde ümbritseva galaktilise tausta suhtes teeb Maa 23 tunni 56 minuti 4,10 sekundiga .
Päikesevarjutus leiab aset siis, kui Kuu on Maa ja Päikese vahel, varjates päikesevalguse.
Maalt vaadatuna on Kuu Päikese ees ning kogu Päikese valgus või osa sellest on Kuu poolt varjutatud. Päikesest oleks nagu tükk ära hammustatud (osaline päikesevarjutus) või on Päike kadunud (täielik päikesevarjutus). Päikest varjav Kuu paistab olevat taevaga sama värvi. Maalt vaadates võib Kuu ka Päikesest väiksemana paista, mistõttu ta ei suuda kogu Päikest ära varjata (rõngakujuline päikesevarjutus).
Viimased Eestis näha olnud päikesevarjutused olid 3. oktoobril 2005 ja 29. märtsil 2006. Järgmine tuleb 1. augustil 2008.
Päikesevarjutust ei tohi palja silmaga jälgida. See võib põhjustada nägemiskahjustusi ja isegi pimedaks jäämist. ka läbi optiliste kaamerate ei tohi päikesevarjutust jälgida.
Täielik päikesevarjutus ei kesta üle seitsme minuti. Täielikule päikesevarjutusele eelnev ja järgnev osalise varjutuse faas kestab märksa kauem
Kuuvarjutus - kui Kuu liigub ümber Maa, võib ta sattuda Päikese valgusest varju, mida heidab Maa. Kuid Kuu tee ei lähe igal tiirul läbi Maa varju. Seega ei ole kuuvarjutust iga kord, kui Kuu liigub ümber Maa, vaid ainult kuni kolm korda aastas. Kui Kuu on täielikult Maa varjus , siis on täielik kuuvarjutus. Kui Kuu on ainult osaliselt varjuga kaetud, siis on tegemist osalise kuuvarjutusega. Kuuvarjutus tekib täiskuu ajal, kui maa varjab Päikeselt tulnud valguse ja Kuu peale tekib seetõttu must vari. Täielikke kuuvarjutusi kohtab harva, umbes kord iga 4 aasta jooksul, osalisi võib näha aga sageli.
Valgusaasta on vahemaa , mille valgus läbib vaakumis ühe aasta jooksul.
1 valgusaasta = 9,4605 × 1012 km = 9 460 500 000 000 km = 0,307 parsekit = 63 240 astronoomilist ühikut. Valgusaasta ligikaudseks väärtuseks võetakse sageli 0,3 parsekit, mis ligikaudu võrdub 9,2 × 1012 kilomeetriga
Galaktika on miljonite, miljardite või triljonite tähtede kogum. Ehituse järgi jagatakse galaktikad elliptilisteks, spiraalseteks ja korrapäratuteks. Linnuteele viidates kirjutatakse sõna Galaktika suure algustähega, muudel juhtudel mitte.
Tähed esinevad peaaegu alati kogumitena, mida nimetatakse galaktikateks. Peale tähtede sisaldavad nad gaasi, tähtedevahelist tolmu ja tumedat ainet.
Umbes 10...20% galaktikast on tähed, gaas ja tolm. Galaktikaid hoiab koos gravitatsioon , mille toimel galaktika osad tiirlevad galaktika keskme ümber. Arvatakse, et mõningate, aga võib-olla ka enamiku galaktikate keskmes asub must auk. Galaktikad „arenevad“ protogalaktikatest.
Täht on ise valgust kiirgav plasmast koosnev taevakeha, mille kiirgusenergia pärineb tema sisemuses aset leidvast tuumasünteesist. Tähtede hulka arvatakse ka tuumasünteesi lõpetanud taevakehad (näiteks valged kääbused ja neutrontähed), mis kiirgavad jääksoojuse arvel.
Et tähed on meist väga kaugel, paistavad nad öötaevas säravate täpikestena, mis reeglina jäävad punktideks ka kõige suurema suurenduse korral. Maa atmosfääri mõju tõttu vilguvad .
Maale lähim Päikesesüsteemi-väline täht on Proxima Centauri , mis asub Maast 4,2 valgusaasta kaugusel.
Suur Pauk (inglise keeles Big Bang ) oli hüpoteetiline sündmus umbes 13,7 miljardit aastat tagasi: universum hakkas kujuteldamatult tihedast olekust plahvatuslikult paisuma . Seda loetakse kosmoloogia standardmudelis universumi alguseks.
Suure Paugu teooria käsitleb ka Universumi varajast arengut pärast Suurt Pauku . Suur Pauk ei olnud " plahvatus " olemasolevas ruumis, vaid mateeria , ruumi ja aja ühine tekkimine algsest singulaarsusest. Paisumine on vaadeldav Hubble´i seose kaudu, mis ütleb, et mida kaugemal mingi galaktika meist on, seda kiiremini ta meist eemaldub. Suure Paugu teooria on kosmoloogias valdav teaduslik teooria Universumi varajase arengu kohta.