Astronomi

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Astronomi (fra de greske ordene astron (ἄστρον), «stjerne», og nomos (νόμος), «lov») er den vitenskapelige studien av himmellegemer (som stjerner, planeter, kometer og galakser) og fenomener utenfor jordens atmosfære (slik som kosmisk bakgrunnsstråling). Den befatter seg med himmellegemers utvikling, fysikk, kjemi, meteorologi og bevegelser, så vel som universets utforming og utvikling.

Astronomi er en av de eldste vitenskaper. Tidlige sivilisasjoners astronomer utførte metodiske observasjoner av nattehimmelen, og kulturgjenstander tilknyttet astronomi fra enda tidligere tider er funnet. Det var imidlertid med oppfinnelsen av teleskopet på begynnelsen av 1600-tallet at faget utviklet seg til en moderne vitenskap. Historisk sett har astronomi innbefattet disipliner så forskjellige som astrometri, stjernenavigasjon, observasjonell astronomi, utvikling av kalendre, og også astrologi, men profesjonell astronomi betraktes ofte nå for tiden å være omtrent synonymt med astrofysikk. Siden det 20. århundre har faget astronomi blitt splittet til observasjonelle og teoretiske grener. Observasjonell astronomi fokuserer på innhenting og analysering av data, hovedsakelig ved hjelp av elementære fysiske prinsipper, mens teoretisk astronomi forsøker å kaste lys over astronomiske objekter og fenomener ved hjelp av datamodeller og analytiske modeller. De to retningene kompletterer hverandre, da teoretisk astronomi forsøker å forklare observasjonelle resultater, observasjonell astronomi blir brukt for å bekrefte teoretiske resultater.

Amatørastronomer har bidratt med mange viktige astronomiske oppdagelser, og astronomi er en av de få vitenskapene hvor amatører fortsatt spiller en viktig rolle, spesielt når det kommer til oppdagelser og observasjoner av midlertidige fenomener.

Moderne astronomi må ikke forveksles med astrologi, som er en tro om at stjernenes og planetenes bevegelser på nattehimmelen styrer livene våre. De to feltene har samme opprinnelse historisk sett, men er veldig forskjellige idag. Astronomer bruker vitenskapens prinsipper i sitt arbeid, mens astrologene ikke gjør det.

Innhold 1 Leksikologi 1.1 Bruk av uttrykkene «astronomi» og «astrofysikk» 2 Astronomiens historie 2.1 Tidlig historie 2.2 I middelalderen 2.3 Den vitenskapelige revolusjonen 2.4 Moderne astronomi 3 Observasjonell astronomi 3.1 Radioastronomi 3.2 Infrarød astronomi 3.3 Visuell astronomi 3.4 Ultrafiolett astronomi 3.5 Røntgenastronomi 3.6 Gammaastronomi 4 Spesialområder 5 Metoder 5.1 Viktige instrumenter og metoder 6 Se også 7 Referanser 8 Eksterne lenker

[rediger] Leksikologi

Ordet astronomi betyr bokstavelig «stjernenes lov» (eller «stjernenes kultur», avhengig av oversettelsen), og er avledet fra det greske αστρονομία (astronomia), fra ordene άστρον (astron, «stjerne») og νόμος (nomos, lover eller kulturer).

[rediger] Bruk av uttrykkene «astronomi» og «astrofysikk»

På generell basis kan både «astronomi» og «astrofysikk» anvendes for å beskrive fagfeltet, mer spesifikt er astrofysikk en omfattende del av astronomien, som omhandler fysikken i universet.

[rediger] Astronomiens historie

[rediger] Tidlig historie

Tidlige kulturer identifiserte himmellegemer med guder og ånder. De satte disse objektene og deres bevegelser i forbindelse med fenomener som regn, tørke, årstider og tidevann. Det er en generell antakelse at de første «profesjonelle» astronomene var prester, og at deres forståelse av himlene ble ansett for å være «guddommelig», derav astronomenes opprinnelige forbindelse til det vi nå kjenner som astrologi.

Enkelte steder, som i tilfellet med Stonehenge, har tidlige kulturer reist store monumenter som sannsynligvis også hadde bruksområde innen astronomi. I tillegg til sine seremonielle studier kunne monumentet brukes til å beregne årstider, noe som er viktig for når man skal så, og også til å beregne lengden av ett år.^[1]

Etterhvert som de tidligste sivilisasjonene utviklet seg, ble det bygd tidlige observatorier, og ufforskningen av universet ble påbegynt. Den største delen av tidlig astronomi besto i kartlegging av stjerners og planeters posisjoner, en vitenskap som nå heter astrometri. Ut fra disse observasjonene ble det utformet tidlige ideer om planetenes bevegelser, og jordens, solens og månens plass i universet ble utforsket filosofisk. Jorden ble ansett for å være universets midtpunkt, med solen, månen og stjernene i bane rundt seg. Dette er kjent som den geosentriske modell.

Det ble gjort noen få betydningsfulle astronomiske oppdagelser før teleskopets tid. Vinkelen på jordens aksehelning, som er årsaken til årstidene, ble oppdaget så tidlig som omkring 1000 f.Kr. av kineserne. kaldeerne i Mesopotamia oppdaget at måneformørkelser opptrådde i en gjengående syklus kalt sarosyklusen.^[2] På 100-tallet f.Kr. ble månenes størrelse og avstand fra jorden beregnet av Hipparkhos.^[3]

[rediger] I middelalderen

Under middelalderen skjedde det lite innen observasjonell astronomi i Europa, ihvertfall fram til 1200-tallet. Andre steder i verden, som i den islamske delen av verden, blomstret imidlertid astronomien. Noen av de fremstående muslimske astronomene som sto bak viktige bidrag til astronomien, var Abu Rayhan Biruni, Al-Battani og Thebit. Astronomer på den tiden innførte arabiske navn på mange av stjernene, hvorav de fleste av disse fortsatt er i bruk. Eksempler på slike er Altair og Aldebaran, hvis navn kan henledes til de arabiske ordene for Den flyvende ørnen og (for)følgeren.^[4][5]

I løpet av siste halvdel av 900-tallet ble det bygd et større observatorium i nærheten av Teheran av astronomen Al-Khujandi, som også beregnet jordakselens helning i forhold til solen.^[6] I Persia satte Omar Khayyám sammen en rekke tabeller og reformerte kalenderen, noe som gjorde den mere nøyaktig enn den julianske kalenderen, og snarlik den gregorianske kalenderen. Hans beregning av årets lengde til 365,24219858156 dager var bemerkelsesverdig korrekt, og det store antall desimaler tyder på stor selvsikkerhet i beregningene. I dag vet man at verdien endres på sjette desimalen i løpet av under et menneskes livslengde; på slutten av 1800-tallet var året beregnet til 365,242196 dager, mens det nå går 365,242190 dager på ett år.^[7]

[rediger] Den vitenskapelige revolusjonen

I løpet av renessansen foreslo Nikolaus Kopernikus i sin bok «De revolutionibus orbium coelestium» en heliosentrisk modell av solsystemet, hvor man betraktet solen for å være i sentrum istedenfor jorden. Hans arbeid ble forsvart, utvidet og korrigert av Johannes Kepler og Galileo Galilei. Galileo revolusjonerte astronomien gjennom sin bruk av teleskop for å forsterke observasjonene. Han oppdaget på denne måten blant annet Jupiters fire største måner, og også at Venus framsto i faser, slik som jordens måne. Disse oppdagelsene forsterket oppfatningen av den heliosentriske teorien.

Kepler var først ute med et system som på en riktig måte framstilte beskrev detaljer rundt planetenes bevegelse med solen som sentrum, men han lyktes imidlertid ikke med å utforme en teori bak de lovene han beskrev. Dette gjorde Sir Isaac Newton i forbindelse med oppdagelsen av sine bevegelseslover og tyngdekraften i en endelig forklaring av planetenes bevegleser. Newton utviklet også speilteleskopet.

Videre oppdagelser fulgte i takt med størrelsen og kvaliteten på teleskopene. Mer omfattende oversikter over stjerner ble laget av Lacaille. Astronomen Herschel laget en detaljert tabell over nebulosaer og stjernehoper, og oppdaget også planeten Uranus. Avstanden til en annen stjerne ble beregnet for første gang i 1838 da Friedrich Bessel målte opp avstanden til 61 Cygni ved hjelp av stellar parallakse.

I løpet av 1800-tallet førte økt oppmerksomhet rundt trelegemerproblemet av Euler, Clairault og D'Alembert til mere nøyaktige forutsigelser av månens og planetenes bevegelser. Dette arbeidet ble ytterligere forbedret av Lagrange og Laplace, som beregnet månens og planetenes masser ved hjelp av peturbasjoner, det vil si forstyrrelser i deres baner.

[rediger] Moderne astronomi

Det ble gjort store framskritt innen astronomi i forbindelse med introduksjonen av ny teknologi som spektroskopi og fotografi. Fraunhofer oppdaget under studier av solens spektrum 1814-15 omlag 600 emisjonslinjer, som Kirchhoff i 1859 tilskrev eksistensen av ulike grunnstoff i solen som årsak. Med denne informasjonen kunne man bevise at stjernene lignet vår egen sol, men med en stor variasjon av temperatur, masse og størrelse.^[4]

At galaksen som jorden tilhører, Melkeveien, er en seperat samling stjerner, ble ikke bevist før på 1900-tallet. Samtidig ble eksistensen av andre galakser påvist, og man kom snart fram til at universet ekspanderte ettersom de fleste andre galakser beveger seg bort fra oss. Jo lengre unna, jo raskere beveger de seg. Moderne astronomi har også muliggjort oppdagelsen av mange eksotiske objekter, som kvasarer, pulsarer, blasarer og radiogalakser. Disse observasjonene har blitt brukt for å utvikle fysikkteorier for å beskrive enkelte av disse objektene i form av sorte hull og nøytronstjerner. Kosmologien gjorde enorme framskritt i løpet av 1900-tallet, med modellen av Big bang vel understøttet av bevis fra astronomi og fysikk, for eksempel ved kosmisk bakgrunnsstråling, Hubbles lag og den kosmologiske sammensetningen av grunnstoffer i verdensrommet.

[rediger] Observasjonell astronomi

Innen astronomi samles informasjon først og fremst gjennom mottak og analyse av synlig lys og andre typer elektromagnetisk stråling.^[8] Observasjonell astronomi kan inndeles etter de ulike delene i det elektromagnetiske spekteret. Enkelte deler av spekteret kan ses fra jordoverflaten, mens andre bare kan observeres fra høyere beliggenheter, eller aller helst fra rommet. Spesifikk informasjon om underfeltene følger under.

[rediger] Radioastronomi

Innen radioastronomi studeres stråling fra verdensrommet med bølgelengder større enn én millimeter.^[9] Radioastronomi skiller seg ut fra de fleste andre områdene innen observasjonell astronomi ved at de observerte radiobølgene kan behandles som bølger heller enn distinkte fotoner. Det er derfor relativt lett å måle både amplituden og fasen hos radiobølgene, noe som ikke gjøres like lett for kortere bølgelengder.^[9]

Selv om enkelte radiobølger skapes av astronomiske objekter i form av termisk stråling, er den største delen av observerte radiobølger i form av synkrotronstråling.^[9] Denne dannes av elektroner som akselereres til ekstremt høye hastigheter, og som går gjennom magnetfelt som bøyer av deres baner. I tillegg til denne, kommer en rekke spektrallinjer fra interstellar gass, blant annet hydrogenlinjen ved 21 cm, som er synlig ved radiobølgelengder.^[10][9] En stor del av de astronomiske objektene er observerbare ved radiobølgelengder, inklusive supernovaer, interstellar gass, pulsarer og aktive galaksekjerner.^[10][9]

[rediger] Infrarød astronomi

Innen infrarød astronomi behandles stråling fra rommet innenfor det infrarøde spektret (bølgelengder lengre enn rødt lys). Bortsett fra ved bølgelengder i nærheten av synlig lys, absorberes den infrarøde strålingen i stor grad av atmosfæren, og denne danner også i sin tur betydelige mengder infrarød stråling. Som en konsekvens av dette plasseres observatorier for infrarød astronomi på høyereliggende og tørre plasser, eller om mulig i verdensrommet. Infrarød astronomi er særskilt anvendelig for observasjon av galaktiske regioner som er delvis formørkede av romstøv, samt for studier av molekylære gasser.

[rediger] Visuell astronomi

Visuell astronomi, også kallt optisk astronomi, er den eldste formen for astronomi, og behandler observajoner og analyser av synlig lys.^[11] Optiske bilder ble opprinnelig tegnet for hand. På slutten av 1800-tallet begynte mn etterhvert i stedet å anvende fotografisk utstyr etterhvert som teknologien ble utviklet. Moderne bilder tas ved hjelp av digitale sensorer, spesielt av typen CCD. Selv om synlig lys har bølgelengder mellom 4000 og 7000 Å (mellom 400 og 700 nm, kan utstyr for optisk lys også benyttes til observajon for enkelte ekstreme bølgelengder av ultrafilolett og infrarødt lys.^[11]

[rediger] Ultrafiolett astronomi

Ultrafiolett astronomi benytter observasjoner gjort ved ultrafiolette bølgelengder, mellom 100 og 3200 Å.^[9] Lys med disse bølgelengdene absorberes raskt av jordens atmosfære, så observasjoner av ultrafiolett stråling må derfor utføres fra den øvre delen av atmosfæren, eller fra verdensrommet. Disse observasjonene er framfor alt anvendelige for å studere termisk stråling og spektrallinjer fra varme blå stjerner (O-stjerner og B-stjerner, se spektralklasse) som er veldig lyse ved disse bølgelengdene. Dette innbefatter blå stjerner i andre galakser, som har vært målet for flere ultrafiolette studier. Andre objekter som ofte studeres i ultrafiolett lys, er planetarisk tåke, supernovarester og aktive galaksekjerner.^[9]

[rediger] Røntgenastronomi

Innen røntgenastronomi studeres astronomiske objekt ved røntgenbølgelengder. Vanligvis sender objekter ut røntgenstråling som synkrotronstrålning, det vil si termisk stråling fra tynne gasser (Bremsstrahlung) som holder en temperatur på over ti millioner Kelvin, samt termisk stråling fra tette gasser (stråling fra svarte legemer) med samme temperatur. Ettersom røntgenstråling absorberes av jordens atmosfære gjøres alle observasjoner ved disse bølgelengdene enten fra den øvre delen av atmosfæren, eller fra verdensrommet. Betydelige kilder til røntgenstråling i rommet er røntgenbinærer, pulsarer, supernovarester, elliptiske galakser, galaksehoper og aktive galaksekjerner.^[9]

[rediger] Gammaastronomi

Innen gammaastronomi behandles studier av objekt ved de korteste bølgelengdene i det elektromagnetiske spekteret, gammastråling. Disse kan observeres direkte av satelitter som Compton Gamma Ray Observatory, eller ved hjelp av spesialiserte teleskop kalt atmosfæriske Cherenkovteleskop.^[9] Cherenkovteleskop detekterer egentlig ikke gammastråling direkte, men lysglimtene av synlig lys som dannes når gammastråling absorberes av jordens atmosfære.^[12]

De kraftigste kjente kildene til gammastråling i verdensrommet, de såkalte gammaglimtene, sender ut gammastråling i en kort periode fra millisekunder til tusenvis av sekunder før de forsvinner. Bare 10 % av kildene til gammastråling er konstante. Til disse hører pulsarer, nøytronstjerner og sorte hull-kandidater.^[9]

[rediger] Spesialområder

Siden forrige århundre, har profesjonell astronomi hovedsakelig vært inndelt i observasjonell astronomi og teoretisk astrofysikk. Observasjonell astronomi er først og fremst innsamling av data, som innebærer bygging og drifting av instrumenter og behandling av resultatene. Denne delen blir noen ganger omtalt som «astrometri» eller rett og slett «astronomi». Teoretisk astrofysikk omhander hovedsakelig det å forstå de observasjonelle dataene ved hjelp av forskjellige modeller, og tar ofte i bruk datamaskiner til å løse problemene.

Feltene kan også ha finere inndeling, som:

• Astrometri
• Astrofysikk
• Himmelmekanikk
• Astronautikk
• Stellardynamikk
• Stellarstatistikk
• Solforskning
• Planetologi
• Kosmologi
• Galakser
• Stjerneutvikling
• Planeter
• Astrobiologi
• Arkeoastronomi
• Astrokjemi

[rediger] Metoder

I astronomi anskaffes data hovedsakelig gjennom deteksjon og analyse av lys og andre former av elektromagnetisk stråling. Andre kosmiske stråler blir også observert, og det finnes flere framtidige prosjekter som vil prøve å detektere gravitasjonsbølger.

Den tradisjonelle inndelingen følger inndelingen av det elektromagnetiske spektrum.

• Optisk astronomi er den delen av astronomien som bruke optiske komponenter (speil, linser, CCD-detektorer og fotografisk film) til å observere lys fra nær infrarøde til nær ultrafiolette bølgelengder. Synlig lys (bølgelengder som er synlig for det menneskelige øyet, ca 400 - 700 nm), ligger omtrent i midten av dette området. Det vanligste verktøyet for denne type stråling er teleskopet, med elektroniske avbildningsapparater og spektrografer.
• Infrarød astronomi omfatter detektering og analyse av infrafød stråling (bølgelengder lengre enn rødt lys). Det vanligste verktøyet er teleskop med en detektor som er sensitiv for infrarød stråling. Romteleskoper er også mye brukt her, for å unngå infrarød stråling fra atmosfæren og fordi atmosfæren delvis absorberer og forstyrrer innkommende stråling.
• Radioastronomi detekterer stråling med bølgelengder fra millimeter til titalls meter. Radioteleskoper er mottakere tilsvarende de som er brukt i radiokringasting, men mye mer sensitive.
• Høyenergisk astronomi inkluderer røntgen-, gamma- og ekstreme UV (ultrafiolett)-stråling, i tillegg til studier av nøytrinoer og kosmisk stråling.

[rediger] Viktige instrumenter og metoder

• Teleskop
• Fotometri
• Spektroskopi
• Radioastronomi

[rediger] Se også

• Astronomiens historie
• Liste over kjente astronomer
• Romfart
• Astronomiske satellitter
• Astronomisk navigasjon
• Apsis

[rediger] Referanser

[rediger] Eksterne lenker

• astronomi.no, Norsk astronomiportal
• Institutt for Teoretisk Astrofysikk, Universitetet i Oslo
  • Astronomisk ordliste (fra Institutt for teoretisk astrofysikk ved UiO)
• Norsk Romsenter
• Norske Planetarier
• AstronomiGuiden
• Stjerneporten