Impresum Naslov: Abeceda astronomije Izvornik: „Big Ideas in Astronomy, A Proposed Definition of Astronomy Literacy“, prvo izdanje (svibanj 2019., ISBN/EAN: 978-94-91760-21-1), u javnoj domeni: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), promjene: jezik, naslov na hrvatskom jeziku, prijelom, uklanjanje pregleda Autori: João Retrê (Institute of Astrophysics and Space Sciences, Portugal), Pedro Russo (Leiden University, Nizozemska), Hyunju Lee (Smithsonian Science Education Center, SAD), Eduardo Penteado (Museu de Astronomia e Ciências Afins, Brazil), Saeed Salimpour (Deakin University, Australija), Michael Fitzgerald (Edith Cowan University, Australija), Jaya Ramchandani (The Story Of Foundation), Markus Pössel (Haus der Astronomie, Germany), Cecilia Scorza (Ludwig Maximilians University of Munich i Haus der Astronomie, Germany), Lars Lindberg Christensen (European Southern Observatory), Erik Arends (Leiden University, Nizozemska), Stephen Pompea (NOAO, SAD) i Wouter Schrier (Leiden University, Nizozemska) Prijevod: Mirta Jambrović Urednica: Vernesa Smolčić Grafičko oblikovanje: Vernesa Smolčić Nakladnik: VS CREATIVE Sjedište nakladnika: Donji Hruševec Mjesto i godina izdavanja: Donji Hruševec, 2020. Potpora: Prirodoslovno-matematički fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Sveučilište u Zagrebu Platforma: https://astroucionica.hr © 2020. VS CREATIVE ISBN: 978-953-48732-1-2 Hvala: Ismaelu Terenu, Pedru Figueiri i Sérgiu Pereiri na njihovim komentarima ove inačice ciljeva. João Retrê želi zahvaliti Portugalskoj zakladi za znanost i tehnologiju na financijskoj potpori pruženoj kroz istraživačke potpore IA2017-09-BGCT i UID/FIS/04434/2013. Pedro Russo zahvaljuje na potpori iz projekta NAOJ Sokendai: „Astronomska pismenost“, koji koordinira prof. dr. Hidehiko Agata. NOAO vodi Udruženje Sveučilišta za astronomska
istraživanja (AURA), Inc. pod dogovorom o suradnji s američkom Državnom zakladom za znanost. Ciljevi astronomske pismenosti projekt je Zvjezdarnice u Leidenu, Sveučilišta u Leidenu (Nizozemska) i Instituta za astrofiziku i znanost o svemiru (Portugal) u okviru IAU-eve Komisije C1: Radna skupina za razvoj pismenosti i nastavnoga plana IAU Komisija C1 Astronomy Education and Development: Predsjednik: Paulo Bretones IAU C1 Radna skupina za razvoj pismenosti i nastavnoga plana: Predsjedavajući: Robert Hollow
Predgovor
Astronomija za sve To je krilatica Ureda za popularizaciju astronomije pri Međunarodnom astronomskom savezu (IAU). Ako je „sve“ širok pojam kojim bi se definiralo društvo i njegove zajednice, i „astronomija“ kao skup znanja slično je široka. Ovaj projekt, „Velike misli u astronomiji“ (u hrvatskom izdanju „Abeceda astronomije“, nap. ur.) bavi se pitanjem „Što bi znanstveno potkovani građani trebali znati o astronomiji?“ U ovom dokumentu, koji je nastao kao rezultat nekoliko rasprava, sastanaka, radionica, prezentacija, telefonskih konferencija i tekstualne komunikacije, iznosimo niz velikih misli u astronomiji, kartu do ciljeva astronomske pismenosti. Ovim dokumentom utvrđujemo „velike misli“ i prateće pojmove u astronomiji, koje bi svi stanovnici našega planeta trebali znati. Projekt „Velike misli u astronomiji“ izrastao je iz pionirskoga projekta Američkog udruženja za promicanje znanosti (AAAS), pod nazivom Projekt 2061. Taj projekt pokrenut je 1986., one godine kad je Halleyjev komet prošao blizu Zemlje. AAAS je zanimalo ono što utječe na povezanost djece s prirodnim svijetom. Djeca koja su tada kretala u školu doživjet će povratak tog kometa. Kakve će još znanstvene i tehnološke promjene doživjeti za života? Kako ih obrazovanje može pripremiti da shvate kako svijet djeluje; da kritički i samostalno razmišljaju i da žive zanimljive, odgovorne i produktivne živote u jednoj kulturi koju sve više oblikuju znanost i tehnologija? Projekt „Velike misli u astronomiji“ temelji se na radovima drugih znanstvenih grana i projekata: Klimatološka pismenost, Načela geoznanstvene pismenosti, Pismenost o oceanima i Velike misli u znanosti.
Projekt „Velike misli u astronomiji“ iznosi jedanaest velikih misli, koje razvija kroz podmisli i dodatne informacije o svakoj od tih misli. Ovaj dokument zamišljen je kao materijal za prosvjetne radnike i astronome; to je vodič koji će im pomoći da odluče kojim će se temama baviti kada budu poučavali, vodili treninge, popularizacijske aktivnosti ili razvoj resursa. Međutim, ovo treba biti dinamični dokument, stoga su komentari i primjedbe iz astronomske zajednice te zajednice prosvjetnih radnika koji obrađuju teme iz astronomije i znanosti dobrodošli. Sljedeći koraci Naš sljedeći korak daljnji je razvoj ovoga dokumenta. To ćemo postići tako što ćemo pokrenuti istraživački projekt kroz koji ćemo potvrditi ovaj dokument kao točan prikaz onoga što stručnjaci smatraju astronomskom pismenošću. Pridržavajući se toga, radit ćemo na: 1. razvoju nastavnog plana u skladu s ovim velikim mislima 2. razvoju alata za vrednovanje znanja za velike misli 3. vodičima za obrazovne materijale 4. materijalima za profesionalni razvoj nastavnika 5. izvješćima o politikama IAU-ov strateški plan 2020. – 2030. u središte svjetske astronomije stavlja obrazovanje o astronomiji. IAU je za cilj postavio prihvaćanje astronomije u svrhu poučavanja i obrazovanja na školskoj razini. Nadamo se da će ovaj dokument pridonijeti tome cilju i omogućiti prvu analizu i okvir ciljeva astronomske pismenosti u svrhu obrazovanja.
Kratak uvod u neke od velikih misli astronomije Izvorno objavljeno u portugalskom časopisu Visão, 3. siječnja 2012. autor: Pedro Russo Astronomija je znanost koja se bavi proučavanjem nastanka i razvoja svemira i svega u njemu. Ova definicija čini se jednostavnom, ali svemir je golem, pun zadivljujućih nebeskih tijela svih veličina, oblika i dobi, i nevjerojatnih pojava. Kao dio kulturne i znanstvene povijesti čovječanstva, astronomija je neprestano mijenjala naše razmišljanje, naš doživljaj svijeta oko nas i naše mjesto u širemu svemiru. U prošlosti, napredak u astronomiji koristio se u praktične svrhe, primjerice mjerenje vremena ili snalaženje na nepreglednim morima. Danas su rezultati znanstvenog i tehnološkog napretka u astronomiji i srodnim područjima ključni za mnoge dijelove našeg svakodnevnog života: za rad računala, komunikacijskih satelita, navigacijskih sustava, solarnih panela, bežičnog interneta i za mnoge druge tehnološke primjene. Kao i svaka druga znanost, i astronomija se razvija kroz gomilanje znanja. Ponekad polagani napredak ubrzaju iznenadni napreci u tehnologiji i promišljanju, poput revolucionarne zamisli o heliocentričnome shvaćanju
Sunčeva sustava i modela velikoga praska. Model velikoga praska priča priču o nastanku svemira. Prije otprilike 14 milijardi godina, netom rođeni „svemir“ bio je beskrajno malen i vruć. Iznenadno i trajno širenje, te potom hlađenje, dovelo je do stvaranja temeljnih sastavnica atomskih i podatomskih čestica, što je omogućilo nastanak galaksija, zvijezda i naposljetku života. Na temelju dosadašnjih podataka, astronomi vjeruju da je glavni pokretač širenja svemira najvećim dijelom tajanstveni oblik energije koji se naziva tamnom energijom. Pogledamo li u nebo za tamne noći, vidjet ćemo kako svjetlost putuje po nebu od obzora do obzora. Ta svjetlost i sve zvijezde koje vidimo na nebu dio su galaksije u kojoj živimo, galaksije Mliječni put. Galaksije često nastaju u obliku vlakana i grudica; one su skupine otoka koje okružuju golema prazna mora svemira. Naša galaksija sadržava stotine milijardi zvijezda, od kojih je Sunce samo jedno, ni po čemu posebno, baš kao i zrnce pijeska na plaži. Slijedeći prirodne zakone gravitacije, te zvijezde skladno kruže oko središta galaksije ondje gdje se nalazi zastrašujuća crna rupa. Taj „ocean“ zvan svemir sadržava mnogo drugih „otoka“; naš je samo jedan među stotinama milijardi galaksija koje se ondje nalaze. Premda pripada skupini relativno prosječnih zvijezda, Sunce je u očima nas ljudi donedavno uživalo vrlo poseban status: bilo je jedina zvijezda za koju smo znali da je okružena planetima. Danas znamo da postoje tisuće zvijezda s planetima, koji se nazivaju egzoplanetima. Procjenjuje se da oko više od 20 % zvijezda koje nalikuju na naše Sunce kruže planeti, a neki od njih slični su Zemlji. Mnogi su od tih planeta mali i na pristojnoj udaljenosti kruže oko svoje zvijezde, što omogućuje postojanje tekuće vode, a samim time možda i života. No od čega je svemir sastavljen? Ono što vidimo: planeti, zvijezde i galaksije, sve to sastavljeno je od atoma, ali postoji još nešto, nešto golemo,
neobično i tajanstveno i nitko ne zna što je to. Očekivalo bi se da će zvijezde kružiti oko središta galaksije slično kao što planeti kruže oko Sunca u našemu Sunčevu sustavu: planeti najbliži Suncu gibaju se brže od planeta najudaljenijih od njega. No to se ne događa: sve zvijezde u galaksijama uglavnom jednakom brzinom kruže oko središta galaksije. Mora postojati nešto što mi ne vidimo, a što uzrokuje takvo kruženje zvijezda. Astronomi to nešto nazivaju tamnom tvari. Procjenjuje se da je ono što mi vidimo tek mali dio svega što postoji u svemiru. Sve ostalo još nismo uspjeli dobro razumjeti i izravno opaziti! Astronomija nije vezana samo uz znanstveni napredak ili tehnološku primjenu: ona nam omogućuje da proširimo naše ograničene vidike, otkrijemo ljepotu i veličanstvenost svemira i svoje mjesto u njemu. Taj pogled, koji se obično naziva kozmičkom perspektivom, jedan je od najvažnijih doprinosa astronomije čovječanstvu.
Poglavlje 1 Astronomija je znanost koja proučava nebeska tijela i pojave u svemiru 1.1. Razumjeti nebo te gibanje Sunca i planeta bio je jedan od prvih pokušaja da se shvati prirodni svijet Prvi zapisi o astronomskim opažanjima potječu iz crteža i predmeta koje su napravili prapovijesni ljudi, koji su bilježili ono što vide na nebu. U drevnim kulturama, astronomija je povezana s vjerskim i mitološkim vjerovanjima. Astronomske pojave koristile su se za računanje vremena i izradu kalendara, što je takvim kulturama omogućivalo da planiraju dnevne i sezonske događaje.
1.2. Drevne kulture zamišljale su putanje koje su povezivale zvijezde na noćnome nebu Uzorci na noćnome nebu nastali povezivanjem zvijezda izmišljenim linijama nazivaju se zviježđima. Najranija zviježđa definirale su rane kulture. Te prepoznatljive skupine zvijezda često su povezivane s pričama i mitologijama brojnih kultura, primjerice grčke, majanske i kineske. U modernoj astronomiji, zviježđa su dobro definirani predjeli na nebu koji povezuju drevna zviježđa i ona definirana u 15., 16. i 17. stoljeću. Neke kulture, primjerice australski urođenici i urođenički narodi Južne Amerike, uzorke su definirale i koristeći se tamnim obrisima na vidljivome dijelu Mliječnoga puta. 1.3. Astronomija je bila izvor velikih znanja o računanju vremena, što je bilo od ključne važnosti za drevnu poljoprivredu U mnogim drevnim kulturama astronomija se razvila kako bi se poboljšala točnost poljoprivrednih kalendara. Primjerice, Egipćani su razvili kalendar koji se temeljio na njihovu opažanju izlaska zvijezde Sirius, čime su određivali godišnje poplave Nila.
1.4. Astronomija je nekoć bila bitna za moreplovce Mnoge civilizacije služile su se položajem zvijezda i drugih nebeskih tijela kako bi se kretale kopnom te plovile morem i oceanima. Astronomska navigacija poučava se i danas. 1.5. Astronomija se od astrologije razlikuje u tome što se služi znanstvenim metodama Do predmodernog doba, razlika između astronomije i astrologije bila je nejasna. Danas se astronomija i astrologija jasno razlikuju. Astronomija je znanost, a astrologija to nije. Astrologija se koristi položajima nebeskih tijela kako bi predvidjela buduće događaje. Međutim, pomno proučavanje astrologije i njezinih predviđanja pokazuje da astrologija nije točna u svojim predviđanjima i da nema nikakvu znanstvenu podlogu. 1.6. Neke starije kulture vjerovale su da je Zemlja središte svemira
Rani astronomi vjerovali su da je Zemlja središte svemira. To geocentrično shvaćanje trajalo je dulje od tisuću godina u europskim i azijskim kulturama. Neke druge kulture, primjerice islamska i ona sjevernoameričkih domorodačkih naroda iznijele su heliocentrične teorije nedugo nakon početka nove ere. Suvremeni astronomi otkrili su da svemir nema posebno središte u prostoru. 1.7. Kopernikanska revolucija, koja je trajala stotinu godina, dovela je do toga da je Sunce zamijenilo Zemlju na mjestu prihvaćenoga središta Sunčeva sustava U 16. stoljeću Kopernik je podastro dokaze za heliocentričnu teoriju prema kojoj se Sunce nalazilo u središtu svemira, a Zemlja se gibala oko njega. Premda danas znamo da Sunce nije središte svemira, ono jest središte Sunčeva sustava i kopernikanska teorija o heliocentričnosti u to je doba bila revolucionarna te je pridonijela razvoju suvremene astronomije. 1.8. Prije više od 400 godina, astronomi su prvi put vršili metodološka astronomska promatranja teleskopom Premda nije izumio teleskop, Galileo
Galilei bio je prvi koji se njime služio u znanstvene svrhe. Poboljšanja koja je napravio na refrakcijskome teleskopu dovela su ga do otkrića poput Venerinih mijena, Saturnovih prstenova i četiriju najvećih Jupiterovih mjeseca, koji se i danas nazivaju Galilejevim mjesecima. Galilejeva otkrića podastrla su mnoge dokaze u prilog heliocentričnome poimanju svemira. 1.9. Zemlja je otprilike sferična i to je kroz stoljeća dokazano na mnogo načina Kada bi opisivale svemir, neke rane kulture u mnogim dijelovima svijeta opisale bi Zemlju kao ravnu ploču ili disk. Shvaćanje da je Zemlja sfernog oblika postoji nekoliko tisućljeća i bitan je dio pogleda na svijet mnogih kultura, a prevladavajućom paradigmom postalo je prije više od 1000 godina. Bezbroj je načina kojima bi se empirijski moglo dokazati da je Zemlja otprilike sferičnog oblika (stručno se to naziva oblatnim sferoidom). Jedna od najranijih matematičkih metoda bila je Eratostenova: on je izmjerio opseg Zemlje analizirajući duljinu sjene okomito postavljenih štapova na različitim mjestima u starome Egiptu (3. st. pr. n. e.).
Poglavlje 2 Astronomske pojave možemo iskusiti u svakodnevnom životu 2.1. Dan i noć doživljavamo zbog toga što se Zemlja vrti oko svoje osi Dan je na onoj strani Zemlje koja je okrenuta prema Suncu, a na suprotnoj strani je noć. Trajanje (Sunčeva) dana, koji u prosjeku traje 24 sata, određuje vrijeme potrebno Zemlji da se okrene oko svoje osi tako da se Sunce vrati na isti položaj na nebu. 2.2. Godišnja doba doživljavamo zbog nagiba Zemljine rotacijske osi dok se giba oko Sunca u godinu dana Zemljina os je pod nagibom od 23,5 º u odnosu na orbitalnu ravninu kojom se giba oko Sunca. Zbog toga je jedna od Zemljinih polutki nagnuta prema Suncu, dok je druga nagnuta od njega. Na prvoj je ljeto jer Sunčeva svjetlost
izravnije pada na njezinu površinu, a dani su dulji zbog toga što je Sunce više na nebu. S druge strane, na polutci udaljenijoj od Sunca je zima, zato što Sunčeva svjetlost na površinu pada pod vrlo velikim nagibom, šireći se po većem području. Dani postaju kraći zbog toga što je Sunce niže na nebu. 2.3. Kroz Mjesečev ciklus vidimo različite Mjesečeve mijene Dok Mjesec kruži oko Zemlje, mijenja se njegov relativni položaj u odnosu na Sunce i Zemlju. Mijenja se dio Mjesečeve površine osvijetljen Sunčevom svjetlošću, zbog čega nastaju Mjesečeve mijene koje vidimo sa Zemlje – mladi Mjesec (mlađak), prva četvrt, puni Mjesec (uštap) i zadnja četvrt, pri čemu od jednog punog Mjeseca do drugog prođe 29,53 dana. Premda su Mjesečeve mijene (uglavnom) iste gdje god da se na Zemlji promatra, perspektiva Mjeseca može se razlikovati ovisno o tome s koje polutke se Mjesec gleda. Primjerice, neki promatrači mogu vidjeti Mjesečev srp otvoren s lijeve strane, dok drugi, koji promatraju u isto vrijeme, ali s druge lokacije, mogu vidjeti srp otvoren s desne strane.
2.4. Do pomrčina dolazi zbog posebnog poretka Zemlje, Sunca i Mjeseca Povremeno, kad Mjesec prolazi točno između Zemlje i Sunca, Mjesec zaklanja Sunčevu svjetlost i baca sjenu na Zemlju, te tako stvara pomrčinu Sunca. Povremeno se Zemlja može naći točno između Sunca i Mjeseca, zaklanjajući tako njegovu površinu i stvarajući pomrčinu Mjeseca. Pomrčine mogu biti djelomične, kad je samo dio tijela zasjenjen, ili potpune, kada je zasjenjeno cijelo tijelo. Do pomrčine Mjeseca dolazi samo za punog Mjeseca i stoga se ona može vidjeti samo noću. Na kojem god mjestu na Zemlji se nalazili, veća je vjerojatnost da ćete vidjeti pomrčinu Mjeseca, nego pomrčinu Sunca. Osim toga, pomrčine Mjeseca traju dulje od pomrčina Sunca. 2.5. Plima i oseka na Zemlji posljedica su gravitacije Sunca i Mjeseca Sunce, i u većoj mjeri, Mjesec uzrokuju plimu i oseku na Zemlji. Zemlja, a posebno njezina mora, pomalo su izbočeni i na strani najbližoj Mjesecu i Suncu, i na suprotnoj strani. Kako se Zemlja okreće, tako i te izbočine dolaze do obala, uzrokujući na tom mjestu
podizanje razine vode. Kada su Sunce, Zemlja i Mjesec u ravni (za punog i mladog Mjeseca), dolazi do viših, „proljetnih plima“. Suprotno tomu, kad su Sunce i Mjesec pod pravim kutom jedno prema drugome u relativnom položaju u odnosu na Zemlju (za prve i treće četvrtine Mjeseca), dolazi do nižih, “mrtvih plima“. 2.6. Sunčeva svjetlost ključna je za većinu oblika života na Zemlji Sunce je osnovni izvor energije kojom se koriste živa bića na Zemlji. Primjerice, biljke vrše fotosintezu koristeći se Sunčevom svjetlošću, što im omogućuje rast i, posljedično, proizvodnju molekulnog kisika. Kisik služi i životinjama za disanje. Vjeruje se da su dinosauri izumrli zbog nedostatka Sunčeve svjetlosti nakon što se jedan asteroid sudario sa Zemljom. Od eksplozije koja je tada nastala, velike količine prašine odletjele su u atmosferu, zaklonivši tako Sunčevu svjetlost. Sunčeva svjetlost utječe i na naše fizičko i psihičko zdravlje. Kada je izložena Sunčevu svjetlu, naša koža proizvodi vitamin D, koji ima bitnu ulogu u kemijskim procesima u našemu tijelu. Neka istraživanja pokazuju povezanost između depresije u ljudi i nedovoljnog izlaganja Sunčevoj svjetlosti.
2.7. Čestice sa Sunca putuju do Zemlje i izazivaju polarnu svjetlost Kad na površini Sunca dođe do jakih erupcija, poput Sunčevih baklji ili koronalnog izbacivanja mase, u zrak bude izbačena velika količina električno nabijenih čestica. Te geomagnetske oluje mogu pogoditi Zemljinu atmosferu i uzrokovati smetnje u njezinu magnetskom polju. Međudjelovanje električno nabijenih čestica sa Sunca i molekula i atoma u Zemljinoj atmosferi, potiče pojavu polarne svjetlosti – predivne igre svjetla, vidljive oko magnetskih polova na sjevernoj (Aurora Borealis) i južnoj (Aurora Australis) polutci. To povremeno može uzrokovati kvarove električnih i telekomunikacijskih sustava na Zemlji, pa čak i oštetiti satelite u orbiti. 2.8. Tehnologija razvijena u svrhu astronomskih istraživanja dio je našeg svakodnevnog života Analitički alati i metode koje se koriste u proučavanju astronomskih podataka primjenjuju se u industriji, medicinskim znanostima i tehnologiji kojom se svakodnevno služimo. Detektori koji su se izvorno razvijali za
astronomska istraživanja, sada se upotrebljavaju i u digitalnim kamerama, poput onih u našim mobitelima. Posebno staklo razvijeno za astronomske teleskope, danas se koristi u proizvodnji LCD ekrana i računalnih čipova, kao i za izradu keramičkih ploča za kuhanje. Prijenos znanja između astronomije i medicine pridonio je, između ostalog, razvoju magnetske rezonancije i računalne tomografije.
Poglavlje 3 Noćno nebo bogato je i dinamično 3.1. U jasnim i tamnim noćima možemo vidjeti nekoliko tisuća zvijezda Kad se za mladoga Mjeseca zagledamo u noćno nebo daleko od svjetlosnog onečišćenja u gradovima, golim okom vidimo otprilike 4000 zvijezda. Ovisno o tome gdje se na Zemlji nalazimo u vrijeme opažanja, golim okom vidljivo je i pet najsjajnijih planeta našega Sunčeva sustava, disk Mliječnoga puta, satelitske galaksije Mliječnoga puta (Veliki i Mali Magellanov oblak), te galaksija Andromeda (velika spiralna galaksija). 3.2. Sve zvijezde koje vidimo golim okom pripadaju našoj galaksiji Premda u drugim galaksijama postoje milijarde zvijezda, a u vidljivome svemiru stotine milijardi galaksija, oni su red veličine predaleko da bi ih naše oči razabrale kao zasebne izvore svjetla i red veličine slabiji od svjetlosti koju su naše oči sposobne upiti.
3.3. Noćno nebo može vam pomoći da se orijentirate na Zemlji i da navigirate Ako pogledate u noćno nebo, moći ćete pronaći strane svijeta. Na sjevernoj polutci, sjever ćete najjednostavnije pronaći tako da potražite zvijezdu Polaris, poznatu i kao Sjevernjača, a koja se nalazi vrlo blizu nebeskome sjevernom polu. Sjevernjaču je najlakše pronaći kroz zviježđa Velikog i Malog medvjeda. Na južnoj polutci, na kojoj ne postoji vidljiva zvijezda blizu nebeskoga južnog pola, jug je najjednostavnije pronaći uz pomoć zviježđa Križa i dviju najsjajnijih zvijezda u zviježđu Kentaur. 3.4. Rotacijska os Zemlje „tetura” (precesira) tisućama godinama Kako se Zemlja okreće oko svoje osi, tako se giba kao zvrk u pokretu. Smjer njezine zakretne osi mijenja se u polaganoj precesiji s periodom od otprilike 26 000 godina. Zbog toga gibanja os je kroz vrijeme usmjerena u različitim smjerovima. Posljedica toga je da s vremenom nebeski sjever i jug mijenjaju položaj. Primjerice, zvijezda Polaris će naposljetku prestati ukazivati na sjever, premda bi neka druga zvijezda mogla preuzeti tu ulogu, ovisno o usmjerenju Zemljine osi u tom trenutku. Premda trenutačno ne postoji neka jarka zvijezda blizu nebeskoga južnog pola, u budućnosti ćemo imati pravu „Južnjaču“!
3.5. Samo je nekoliko nebeskih tijela dovoljno svijetlo da bi ih se vidjelo golim okom kad je Sunce iznad obzora Većina tijela na noćnome nebu previše je nejasna da bi se vidjela na sjajnome nebu osvijetljenom Sučevom svjetlošću. Slično se događa i noću u gradovima, gdje se zbog svjetlosnoga onečišćenja odnosno osvjetljivanja neba umjetnom rasvjetom, vidi samo djelić zvijezda. Samo je nekoliko nebeskih tijela dovoljno sjajno da bi se vidjelo golim okom kada je Sunce iznad obzora. Ovisno o tome u kojoj je mijeni, za dana je moguće vidjeti Mjesec. U određena doba Venera je vidljiva ujutro („zvijezda Danica“) ili navečer („zvijezda Večernjica“). U vrlo rijetkim slučajevima za dana je moguće vidjeti i izrazito sjajan komet. 3.6. Nebeska tijela izlaze na istoku, a zalaze na zapadu zbog Zemljine rotacije Zbog toga što se Zemlja okreće oko svoje osi sa zapada prema istoku, promatračica na površini vidi kako se čitavo nebo pomiče u suprotnome smjeru, od istoka do zapada, naizgled se okrećući oko našega planeta. To prividno gibanje neba oko Zemlje naziva se dnevnim kretanjem. Zbog toga svako nebesko tijelo vidimo kako izlazi s istočne polovice obzora, a zalazi na zapadnoj.
3.7. Zvijezde trepere zbog naše atmosfere Kako svjetlo neke zvijezde ulazi u našu atmosferu i putuje kroz njezine različite slojeve, ono neprestano mijenja smjer zbog promjenjive refrakcije u slojevima različite temperature i gustoće. Zbog toga se sjaj svjetla zvijezde i smjer iz kojega dopire do nas na Zemlji neprestano mijenja. Promatračima na Zemlji čini se da zvijezda treperi. U planeta je taj učinak mnogo slabije vidljiv. Tomu je tako zato što se planeti zapravo vide kao mali diskovi (koji se, primjerice, lako razaznaju s pomoću malih dvogleda). S druge strane, zvijezde nam se čine kao sićušne točkice svjetla, a kako svjetlo dolazi iz jedne točke, vrlo je osjetljivo na promjene u refrakciji. 3.8. Milijuni meteora svakodnevno ulaze u Zemljinu atmosferu Meteoroid je mali kameni ili metalni predmet veličine u rasponu od zrnca pijeska do jednog metra. Kada uđe u Zemljinu atmosferu zagrijava ga trenje s česticama zraka, zbog čega nastaje svjetlosni trag na noćnome nebu. Ta pojava naziva se meteorom (ili zvijezdom padalicom). Kada meteoroid preživi prolaz kroz Zemljinu atmosferu i padne na njezinu površinu, naziva se meteoritom. Premda se u Zemljinoj atmosferi svakodnevno pojavljuju milijuni meteora, većina meteoroida od kojih oni potječu sagori prije nego što padne na tlo.
Poglavlje 4 Astronomija je jedna od najstarijih znanosti u povijesti čovječanstva 4.1. Svjetlo (poznato i kao elektromagnetsko zračenje) glavni je izvor informacija potrebnih za provođenje astronomskih istraživanja Budući da je većina nebeskih tijela predaleko da bismo do njih mogli doći, u njihovu proučavanju moramo se oslanjati na njihovo elektromagnetsko zračenje (svjetlo). Različite valne duljine elektromagnetskog spektra pružaju nam informacije o različitim mehanizmima astronomskih pojava i prirode nebeskih tijela. U suvremenoj astronomiji, svemir se uglavnom proučava koristeći se čitavim elektromagnetskim spektrom: radiovalovima, mikrovalovima, infracrvenim, vidljivim, ultraljubičastim, rendgenskim i gama zrakama. 4.2. Na velikim udaljenostima, gravitacijska sila prevladavajuće je međudjelovanje u svemiru
U prosjeku, astronomska tijela nemaju električni naboj. Na velikim udaljenostima, takva tijela najčešće međudjeluju kroz gravitaciju. Zbog gravitacije planeti kruže oko Sunca, zvijezde obilaze središta galaksija, a vruća plazma zvijezda zadržava se u sfernom obliku. Većinu astronomskih pojava može se opisati zakonom gravitacije, ali u najekstremnijim situacijama, kako bi se pružio točan opis, potrebna je teorija relativnosti. 4.3. Gravitacijski valovi i podatomske čestice omogućuju nam da svemir proučavamo na jedan sasvim nov način Postojanje gravitacijskih valova – valića prostor-vremena – teorijski je predvidjela opća teorija relativnosti početkom 20. stoljeća. Do prvoga potvrđenog izravnog otkrića gravitacijskih valova došlo je 2015., a za današnje znanstvenike ti su valovi još jedan novi kut iz kojeg se može proučavati svemir. Gravitacijski valovi nastaju od jakoga gravitacijskog međudjelovanja, poput spajanja dviju masivnih crnih rupa ili neutronskih zvijezda. Astronomi otkrivaju i brojne vrste podatomskih čestica, primjerice neutrona, elektrona ili protona, te tako uče o unutrašnjosti našega Sunca, i nekima od najenergičnijih procesa u svemiru. 4.4. Kako bi oblikovala astronomske pojave u okviru suvremenih teorija, astronomija se koristi
podacima dobivenim kroz promatranje i simulacije Astronomi stvaraju matematičke modele astronomskih tijela, pojava povezanih s njima i njihova razvoja. Okvir za te modele daju temeljne teorije u fizici i kemiji. Neki modeli sastoje se od elementarnih matematičkih odnosa, a složeniji modeli koriste se numeričkim simulacijama. Najsloženije simulacije izračunavaju se na nekima od najvećih računala na svijetu. Podaci dobiveni opažanjem teleskopima i detektorima koriste se za testiranje i poboljšavanje modela. Odnos između dokaza dobivenih opažanjem i modela bitan je vid otkrića. 4.5. U astronomskim proučavanjima povezuju se znanja iz različitih polja, primjerice fizike, matematike, kemije i biologije Profesionalna astronomska istraživanja povezuju znanje iz matematike, fizike, kemije, inženjerstva, računalnih znanosti i drugih polja. Takav širok kut gledanja dokazao se kao najvažniji za otkrivanje i oblikovanje prirode astronomskih tijela i pojava. Primjerice, da bi razumjeli nuklearne reakcije do kojih dolazi u zvijezdama, znanstvenicima je potrebna fizika; kako bi otkrili elemente koji u atmosferi zvijezda nastaju, treba im kemija. Inženjerstvo je nužno za proizvodnju teleskopa i detektora, a razvoj specijaliziranih softvera ključan je za analizu podataka dobivenih od tih uređaja.
4.6. Astronomija je podijeljena u niz specijalizacija Budući da dobar opis astronomskih tijela i pojava zahtijeva dobro poznavanje drugih znanstvenih polja, suvremena astronomija obično se dijeli na specijalizacije prema glavnim temama kojima se svaka od njih bavi. Neke od tih specijalizacija uključuju: astrobiologiju, kozmologiju, opažačku astronomiju, astrokemiju i znanost o planetima. Astronomi se mogu odlučiti i za specijalizaciju u kojoj će se baviti samo jednom vrstom tijela, primjerice patuljastim zvijezdama. S obzirom na bitnu ulogu fizike u astronomiji, pojmovi „astrofizika“ i „astronomija“ koriste se u istom značenju. 4.7. Vremenski rasponi i rasponi udaljenosti u astronomiji mnogo su veći od onih kojima se služimo u svakodnevnom životu Mjesec je nebesko tijelo koje je najbliže Zemlji, a od nje je udaljen otprilike 384 400 kilometara. Naše Sunce promjera je 1,39 milijuna kilometara, mase otprilike 2000 trilijuna milijardi kilograma (1,989 × 10 30 kg), i Zemlji je najbliža zvijezda, od nje udaljena otprilike 150 milijuna kilometara (što je ujedno i iznos mjerne jedinice za duljinu, koja se naziva astronomskom jedinicom, a kratica joj je AJ, odnosno AU prema engleskome Astronomical
Unit). Zvijezda najbliža Suncu jest Proxima Centauri, od njega udaljena otprilike 4,25 svjetlosnih godina. Jedna svjetlosna godina udaljenost je koju svjetlost prijeđe u jednoj godini, a iznosi malo više od 9 bilijuna kilometara (9,4605 × 1012 km). Naša galaksija u promjeru je 100 000 – 120 000 svjetlosnih godina, a druge galaksije mogu od nas biti udaljene i milijarde svjetlosnih godina. Astronomske jedinice mnogo su veće nego što bismo to mogli zamisliti. Raspon astronomskog vremena vrlo je velik i uobičajeno je računati u milijunima ili milijardama godina. 4.8. Spektroskopija je bitna tehnika, koja nam omogućuje da istražujemo svemir iz daljine Nekoliko značajki astronomskih tijela može se otkriti samo proučavanjem njihova spektra – dijeljenjem svjetla (nalik na dúgu) na bezbroj različitih boja, svaku od kojih opisuje valna duljina svjetla. Analiziranjem svjetla prikupljenog s tih tijela, astronomi mogu odrediti pojedinosti, primjerice, njihova elementarnog sastava, njihovu temperaturu, tlak, magnetsko polje.
Poglavlje 5 Astronomija ima koristi od razvoja tehnologije, a istodobno ga i potiče 5.1. Za proučavanje astronomije ključni su teleskopi i detektori Budući da su elektromagnetski valovi glavni izvor informacija u astronomiji, teleskopi i detektori imaju veliku ulogu kada je riječ o prikupljanju i analiziranju tih valova. Veći teleskopi skupljaju više svjetla, čime astronomima omogućuju da prepoznaju i proučavaju vrlo tamna tijela. Veći teleskopi imaju i veću moć razlučivanja, što astronomima omogućuje da detaljnije proučavaju ciljana tijela. Dok su se rana astronomska opažanja izvodila gledanjem izravno kroz teleskop, danas detektori omogućuju astronomima da svoja opažanja zabilježe objektivno, na mnogo različitih valnih duljina. 5.2. Neki manji teleskopi mogu se međusobno povezati tako da djeluju kao jedan veliki teleskop Povezivanjem mnogo teleskopa i koristeći se
tehnikom koja se naziva interferometrijom, astronomi mogu postići da svi ti teleskopi zajedno rade kao jedan veliki teleskop. Razlučivost tih povezanih uređaja bit će razlučivost jednog teleskopa promjera jednakog najvećoj udaljenosti između bilo koja dva manja, povezana teleskopa. To omogućuje astronomima da vide manje, sitnije detalje na fotografijama astronomskih tijela te da razlikuju zasebna tijela, primjerice zvijezdu i planetni sustav. 5.3. Zvjezdarnice se nalaze na Zemlji i u svemiru Zemljina atmosfera apsorbira zračenje iz većine elektromagnetskog spektra. Providna je vidljivome svjetlu, jednome dijelu spektra ultraljubičastog i infracrvenog svjetla, te kratkovalnom radiozračenju, ali inače uglavnom neprozirna. Veći dio ultraljubičastog pojasa i velik dio infracrvenog svjetla, kao i rendgenskih zraka, ne može proći kroz atmosferu. Zbog toga teleskopi koji skupljaju svjetlo koje ne prolazi kroz atmosferu moraju biti postavljeni u svemiru. Premda se vidljivo svjetlo može opažati sa Zemljine površine, turbulencije u Zemljinoj atmosferi utječu na kvalitetu dobivenih fotografija pa se i neki optički teleskopi postavljaju u svemiru.
5.4. Zvjezdarnice na Zemlji često se nalaze u zabačenijim predjelima po cijelome svijetu Malo lokacija na Zemlji pruža savršene uvjete za promatranje. Ti uvjeti postižu se na velikim nadmorskim visinama, na kojima nema svjetlosnog onečišćenja i atmosfera je providna do određenih valnih duljina. Ta su mjesta često teško pristupačna i najčešće su udaljena od većih ljudskih naselja. Astronomi ili putuju na ta mjesta kako bi opažali, ili dopuštaju iskusnim mjesnim rukovateljima teleskopa da to učine umjesto njih, ili se pak koriste robotskim teleskopima, kojima se upravlja na daljinu. 5.5. Astronomija danas dio je „velike znanosti“ i „velikih količina podataka“ Astronomski pregledi neba počeli su stvarati velike količine podataka i to će se sljedećih godina povećati za mnogo redova veličine. To se naziva „astronomijom velikih podataka“, kojoj je u središtu istraživanja pronalaženje novih načina za pohranu, dostavu i analizu tih podataka. To je dovelo do razvoja brojnih znanstvenih projekata građana, kako bi se proniknulo u ljudsku sposobnost prepoznavanja uzoraka. Suvremeni teleskopi i uređaji su skupi, a da bi ih se napravilo potrebne su mnoge tehničke vještine. Takve uređaje obično izrađuju međunarodne organizacije
ili konzorciji koji uključuju brojne astronomske institute iz različitih zemalja. 5.6. Složene simulacije i goleme količine podataka u astronomiji zahtijevaju razvoj moćnih superračunala Za obradu silne količine podataka, kako od simulacija, tako i od opažanja, potrebna su računala koja su sposobna izvesti složene proračune u kratkom roku. Postojeća superračunala mogu djelovati u redu od nekoliko stotina kvadrilijuna izračuna svake sekunde. Ova superračunala omogućuju astronomima da stvaraju simulirane svemire i uspoređuju ih s opažanjima dobivenim pregledima velikih površina neba. 5.7. Astronomija je globalna znanost s međunarodnim timovima i u njoj se podaci i znanstveni radovi slobodno dijele Podaci većine profesionalnih zvjezdarnica javno su dostupni. Uobičajeno je da astronomi u svojoj karijeri rade u mnogo zemalja. Veći astronomski projekti, od
izgradnje teleskopa i uređaja, do koordiniranih opažačkih projekata, često se provode u suradnji istraživača i ustanova iz različitih zemalja. Astronomija je globalna i međunarodna. Svi smo mi članovi posade „Svemirskoga broda Zemlja“ , koji pod istim nebom istražuju svemir. 5.8. Brojne svemirske letjelice poslane su u svemir kako bi proučavale Sunčev sustav Kako bismo istražili svoje mjesto u svemiru i saznali više o njemu, šaljemo robotske sonde kroz cijeli Sunčev sustav. Neke od tih sondi kruže oko planeta, njihovih mjeseca pa čak i asteroida, dok su druge slijetale na takva tijela. Neka od mjesta u Sunčevu sustavu koja su robotske sonde posjetile (slijetanjem na njih, kruženjem oko njih ili prolijetanjem pokraj njih) svi su planeti, patuljasti planet Pluton, naš Mjesec i drugi mjeseci Jupitera i Saturna, te kometi i asteroidi.
Poglavlje 6 Kozmologija je znanost koja proučava svemir u cjelini 6.1. Svemir je star otprilike 13,8 milijardi godina Na temelju modernih opažanja i najsuvremenijih kozmoloških modela ranog razvoja svemira, procjenjuje se da je svemir star 13,8 milijardi godina. Kozmologija je disciplina koja se bavi proučavanjem razvoja i strukture svemira. 6.2. Razvoj svemira može se objasniti teorijom velikoga praska Prema najboljim trenutačno raspoloživim dokazima, prije 13,8 milijardi godina sva energija i tvar koju vidimo oko sebe nalazili su se u nečemu manjem od atoma. Svemir se iz te faze vrlo velike zbijenosti i temperature proširio u sadašnje stanje. Vruća, zbijena rana faza poznata je kao veliki prasak, a modeli koji opisuju širenje svemira nazivaju se Λ CDM (grčko slovo lambda, Λ, opisuje tamnu energiju svemira, a CDM je kratica za
hladnu tamnu tvar, prema engleskom Cold Dark Matter). Za razliku od uobičajenih eksplozija, kada je tvar izbačena u postojeći prazni prostor, sav raspoloživi prostor od samog je početka bio ispunjen tvari, ali prosječna gustoća tvari od tog se trenutka smanjuje. Otkad su galaksije nastale, prosječna udaljenost između njih neprestano se povećava. Model velikog praska daje brojna predviđanja (koja se mogu provjeriti) o našem trenutačnom svemiru, a većina njih potvrđena je s pomoću opažačkih podataka. 6.3. Svemir se uglavnom sastoji od tamne energije i tamne tvari Zvijezde, zrak koji udišemo, naša tijela i sve što vidimo oko sebe sastoji se od atoma, koji su pak sastavljeni od protona, neutrona i elektrona. Ta takozvana barionska tvar ono je s čime međudjelujemo u svakodnevnom životu. Opažački dokazi pokazuju da ona čini samo otprilike 5 % ukupne energije svemira. Zapravo, svemir se uglavnom sastoji od nepoznatog oblika energije poznatog kao tamna energija (oko 68 %) i neobičnog oblika tvari nazvanog tamna tvar (oko 27%). Priroda takozvane tamne energije i tamne tvari aktivno je područje istraživanja, posebno kroz proučavanje njihova utjecaja na barionsku tvar. 6.4. Svemir se širi
Ako se svemir sustavno širi na velikim udaljenostima, nakupine galaksija odmiču se jedna od druge. Opažački podaci pokazuju, kako bi se i očekivalo od ove vrste širenja, da što je galaksija udaljenija od nas, to se brže od nas i udaljava. Hipotetski izvanzemaljski opažači u drugim galaksijama došli bi do istoga zaključka. Kozmičko širenje ne utječe na vezane sustave, poput skupova i skupina galaksija vezanih vlastitom gravitacijom, ili same galaksije. Unutar skupova i grupa galaksija, pojedine galaksije mogu kružiti jedna oko druge ili se mogu gibati jedna prema drugoj. Potonje vrijedi za Mliječni put i galaksiju Andromeda. 6.5. Svemir je homogen i izotropan Čini se da je na najvećim udaljenostima tvar u svemiru jednoliko raspoređena. Zbog te gotovo jednake gustoće i strukture, svemir izgleda gotovo jednako bilo gdje (homogen) i u bilo kojem smjeru (izotropan). 6.6. Čini se da prirodni zakoni (npr. gravitacija) koje proučavamo na Zemlji jednako djeluju u cijelome svemiru Napravljeni su mnogi testovi kojima se željelo utvrditi jesu li zakoni fizike, poput zakona koji upravljaju gravitacijom, termodinamikom i
elektromagnetizmom, isti na Zemlji i u dalekom svemiru. Zasad svi oni ukazuju na to da se temeljni zakoni fizike primjenjuju u cijelome svemiru. 6.7. Opažati možemo samo djelić ukupnoga svemira Budući da svjetlo putuje svemirom konačnom brzinom, a svoje je putovanje moralo započeti tek nakon faze velikoga praska, postoje udaljeni dijelovi svemira koje još ne možemo opažati. Tomu je razlog to što svjetlo iz tih područja još nije imalo dovoljno vremena da dospije do naših detektora na Zemlji. Vidjeti možemo samo tijela koja se nalaze unutar određenog predjela, koji se naziva „vidljivim svemirom“, a sadržava sva tijela čija je svjetlost imala dovoljno vremena da dođe do nas. Astronomi mogu opažati tijela na samim rubovima tog predjela. Ona nam se prikazuju u obliku u kojem su bila kada je svemir tek nastao. 6.8. Astronomi uvijek opažaju prošlost Zbog toga što je brzina svjetlosti konačna, astronomi tijela nikada ne vide onakvima kakva su sada nego uvijek onakvima kakva su bila u prošlosti. Sunce možemo vidjeti samo onakvo kakvo je bilo prije osam minuta, jer svjetlosti treba otprilike osam minuta da od Sunca dođe do nas. Galaksiju Andromedu vidimo onakvu kakva je bila prije 2,5 milijuna godina, jer
svjetlosti toliko dugo treba da stigne do Zemlje. Tako astronomi uvijek opažaju prošlost, čak i onu staru do 13,8 milijardi godina. Stoga nam opažanje astronomskih tijela na različitim udaljenostima daje presjek kozmičke povijesti. 6.9. Kozmička mikrovalna pozadina omogućuje nam da istražujemo rani svemir Najstarije elektromagnetsko zračenje, koje potječe iz najudaljenijih područja u svemiru koja možemo opažati, jest kozmičko pozadinsko mikrovalno zračenje. Ono je ostatak iz vrućega i gustog svemira, puno informacija iz razdoblja kad je Mjesec bio otprilike 380 000 godina star. Kozmičko pozadinsko mikrovalno zračenje omogućuje nam da izmjerimo glavne značajke svemira kao cjeline: količinu tamne i barionske tvari i tamne energije koju sadržava, geometriju svemira i njegovu trenutačnu stopu širenja. Kozmičko pozadinsko mikrovalno zračenje pokazuje da je svemir gotovo izotropan pa stoga pruža i neizravne dokaze o homogenosti. 6.10. Svjetlost s udaljenih galaksija crveni se zbog širenja svemira Kozmičko širenje utječe na svojstva svjetlosti u svemiru. Što su veće udaljenosti, to je više svjetlost koja dopire do nas od dalekih galaksija
pomaknuta prema crvenom. Taj kozmološki crveni pomak može se shvatiti ili izravno, tako da se valne duljine svjetlosti povećavaju sukladno s kozmičkim faktorom skale, ili kao Dopplerov efekt. Zbog toga se udaljene galaksije mogu opažati samo u infracrvenim ili radiovalnim pojasevima, i zato kozmičko pozadinsko mikrovalno zračenje do nas uglavnom dolazi u obliku mikrovalova. 6.11. Struktura svemira na velikim udaljenostima sastoji se od vlakana, plahti i praznina Pregledi velikih crvenih pomaka u svemiru otkrili su da na velikim udaljenostima u redu veličine nekoliko stotina milijuna svjetlosnih godina, svemir sliči trodimenzionalnoj spužvastoj mreži vlakana i praznina, koju astronomi nazivaju „kozmičkom mrežom“. Vlakna i plahte sadržavaju milijune galaksija. Te velike strukture protežu se preko stotina milijuna svjetlosnih godina i obično su široke desetine milijuna svjetlosnih godina. Vlakna i plahte obrubljuju praznine, koje su red veličine stotinu milijuna svjetlosnih godina u promjeru i sadržavaju svega nekoliko galaksija.
Poglavlje 7 Svi mi živimo na jednome malom planetu unutar Sunčeva sustava 7.1. Sunčev sustav nastao je prije otprilike 4,6 milijardi godina Radioizotopno datiranje najstarijega poznatog kamenja na Zemlji omogućilo nam je da odredimo dob Sunčeva sustava. Ta dob poklapa se i s datiranjem uzoraka kamenja s Mjeseca pa čak i meteorita pronađenih na Zemljinoj površini. 7.2. Sunčev sustav sastoji se od Sunca, planeta, mjeseca (više od jednog), kometa, asteroida i ledenih tijela Naš Sunčev sustav sastoji se od središnje zvijezde, koju nazivamo Suncem, i svakog tijela u njegovoj orbiti, koje je pod utjecajem gravitacije. Ta tijela uključuju planete i njihove prirodne satelite, patuljaste planete,
asteroide, meteoroide i komete. Sunce čini više od 99,99 % ukupne mase Sunčeva sustava. 7.3. U Sunčevu sustavu nalazi se osam planeta Prema odluci Međunarodnog astronomskog saveza donesenoj 2006. godine, kako bi neko tijelo bilo planet, mora ispunjavati tri uvjeta. Prvi je da mora kružiti oko Sunca. Drugi je da mora imati dovoljnu masu da ga gravitacija preoblikuje u otprilike sferični oblik i, posljednje, njegov gravitacijski utjecaj mora biti dovoljan da svoje orbitalno susjedstvo očisti od drugih tijela. Tijela koja nisu mjeseci i koja zadovoljavaju prva dva uvjeta, ali ne i treći, nazivaju se patuljastim planetima. Brojeći od Sunca, planeti u našemu Sunčevu sustavu su Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. 7.4. U Sunčevu sustavu nalazi se nekoliko patuljastih planeta Patuljasti planeti manji su od Zemljina Mjeseca, koji ima promjer otprilike 3489 kilometara. Pluton je trenutačno najveći od patuljastih planeta, a slijede ga Eris, Haumea, Makemake i Ceres. Sva su ta tijela kruta, ledene površine, i imaju sličan sastav. Ceres se nalazi između putanja Marsa i
Jupitera, dok se preostala četiri patuljasta planeta nalaze iza Neptunove putanje, u Kuiperovu pojasu. 7.5. Planeti se dijele na terestričke i plinovite Četiri planeta najbliža Suncu nazivaju se terestričkim planetima. Svi oni imaju krutu površinu i sastavljeni su uglavnom od kamenja. Merkur nema atmosferu, a u usporedbi sa Zemljom, Venera ima najgušću, a Mars najrjeđu atmosferu. Za razliku od malih unutarnjih planeta, četiri vanjska planeta, koja se nazivaju plinovitim divovima, mnogo su veća. Ti su planeti uglavnom plinoviti (vodik i helij), a njihova je atmosfera vrlo gusta. Svi plinoviti divovi oko sebe imaju prstenove. Saturn ima daleko najimpresivniji sustav prstenova, vidljiv čak i kroz relativno mali teleskop. 7.6. Neki planeti imaju na desetke prirodnih satelita Svi planeti osim Merkura i Venere imaju barem jedan prirodni satelit. Zemlja je jedini planet u našemu Sunčevu sustavu, koji ima samo jedan mjesec. Mars ima dva mjeseca. Za razliku od terestričkih planeta, oko svih plinovitih divova kruže mnoga tijela. S više od 79 potvrđenih mjeseca, Jupiter je planet s najviše prirodnih satelita, a slijede ga Saturn, Uran i Neptun.
7.7. Zemlja je treći planet koji kruži oko Sunca i ima jedan prirodni satelit – Mjesec Naš planet treći je od Sunca i ima gotovo kružnu putanju. Zemljina atmosfera uglavnom se sastoji od dušika i kisika, a prosječna temperatura na njezinoj površini, koju 70 % čini voda, iznosi 22 stupnja Celzija. Mjesec je Zemljin jedini prirodni satelit i jedino nebesko tijelo na koje su ljudi kročili. 7.8. Postoje milijuni asteroida koji su ostaci od rane faze nastajanja našeg Sunčeva sustava Ostaci od rane faze nastanka Sunčeva sustava mogu se naći u pojasu asteroida, koji se nalazi između putanja Marsa i Jupitera, i Kuiperova pojasa, koji se nalazi iza Neptunove putanje. Veličina tih asteroida proteže se od otprilike 10 m do 1000 km, a zajednička masa svih asteroida u Sunčevu sustavu manja je od mase Zemljina Mjeseca.
7.9. Komet je ledeno tijelo koje dobije rep kada ga zagrije Sunce Kometi većinom nastaju od leda, ali sadržavaju i prašinu i kamenje. Led je hlapljiv i zbog Sunčevih vjetrova i zračenja isparava kada se približava Suncu, te stvara „rep“ koji se može protezati i milijunima kilometara. Neovisno o tome u kojem se smjeru komet kreće, njegov rep uvijek pokazuje u smjeru suprotnom od Sunca. Sekundarni rep prašine pomalo je savijen u smjeru suprotnom od smjera u kojemu se komet kreće. Vjeruje se da većina kometa dolazi iz dvaju točno određenih područja: Kuiperova pojasa, koji se nalazi iza Neptunove putanje, i Oortova oblaka, na rubovima Sunčeva sustava. 7.10. Sunčev Sustav ima različite granične predjele, od kojih se jedan naziva heliopauza Ne postoji jedinstvena definicija granice Sunčeva sustava. Područje u kojemu nabijene čestice sa Sunca (putem Sunčeva vjetra) počinju međudjelovati s nabijenim česticama s drugih zvijezda, naziva se helioomotač. To područje omeđuje heliopauza, iza koje leži heliosfera, u kojoj Sunčev vjetar više ne utječe na kozmičke
zrake. Godine 2012., svemirska letjelica Voyager 1 bila je prvo tijelo koje je čovjek napravio, a koje je prešlo heliopauzu.
Poglavlje 8 Svi smo mi satkani od zvjezdane prašine 8.1. Zvijezda je tijelo koje proizvodi svjetlost i svoju energiju stvara kroz unutarnje nuklearne reakcije Zvijezde nastaju od vrlo vruće plazme (plina u kojem su elektroni i atomske jezgre uglavnom odvojeni), koju od raspadanja čuva njezina vlastita gravitacija. Energiju neke zvijezde stvaraju nuklearne reakcije u njezinu središtu, koje na početku spajaju vodik u helij preko fuzijskoga lanca proton-proton (a u slučaju masivnijih zvijezda, preko ciklusa ugljik-dušikkisik), a zatim spajaju teže elemente. Zvijezde uravnotežuje pritisak nastao kroz energiju oslobođenu tijekom fuzije u njihovu središtu, što onemogućuje zvijezdu da se uruši pod vlastitom gravitacijom. Tako većina zvijezda slične ili manje mase od one koju ima naše Sunce ostaje stabilna nekoliko milijardi pa čak i desetaka milijardi godina.