Ez volt a VCSE Magaslégköri Ballonkísérlete 2011-ben és ahogy ma, 2017-ben látjuk:

VCSE - A ballon útjának első métereit teszi meg
VCSE – A ballon útjának első métereit teszi meg

 

VCSE - Vizuális nyomonkövetés (Hegedüs Tibor)
VCSE – Merre jár a ballon? Vizuális nyomonkövetés Hegedüs Tibor részéről.

 

VCSE - A ballon útvonala
VCSE – A ballon útvonala a rádiómérések alapján

 

VCSE - Az akkor még épülőben lévő hegyhátsáli csillagvizsgáló a ballonon elhelyezett kamera egyik első képén.
VCSE – Az akkor még épülőben lévő hegyhátsáli csillagvizsgáló a ballonon elhelyezett kamera egyik első képén.

 

VCSE - Vasi-zalai táj már magassabról
VCSE – Vasi-zalai táj már magasabbról

 

VCSE -
VCSE – Még magasabban – vasi-zalai táj.

 

VCSE -
VCSE – Még mindig alacsonyan sodródva, de szép lassan emelkedünk…

 

VCSE - Már a felhők felett jár a ballon...
VCSE – Már a felhők felett jár a ballon…

 

VCSE -
VCSE – Itt már nagyon ritka a légkör. Bár egy megfagyott páradarab kitakarja a látómező egy részét, de a kép bal oldalán jól látszik a világűr sötétje, a sűrűbb levegőrétegek kezdete, és a kék légkör. Noha arra számítottunk, hogy a pára kicsapódik, és meg is fagy a fentebb lévő hidegebb tartományokban, az első alkalommal nem sikerült tökéletesen felkészülnünk ellene. Ezt a következő alkalmakkor sikerült javítani.

 

VCSE - A maga nemében egyedülálló felvétel: a Hold 25 km magasról.
VCSE – A maga nemében egyedülálló felvétel: a Hold 25 km magasról. Később egy könyv számár elkérték ezt a felvételt.

 

VCSE - A Balaton nyugati vége, a Keszthelyi-öböl 27 km magasról. A felbocsátás párás, részben felhős időben történt. Ezért a képen kissé elmosódottak a színek. Képfeldolgozás sokat javítana a képen, de mi inkább az eredeti nyers képanyagot szeretnénk bemutatni.
VCSE – A Balaton nyugati vége, a Keszthelyi-öböl 27 km magasról. A felbocsátás párás, részben felhős időben történt. Ezért a képen kissé elmosódottak a színek. Képfeldolgozás sokat javítana a képen, de mi inkább az eredeti nyers képanyagot szeretnénk bemutatni.

 

VCSE - A leesés előtti pillanatok, a Balaton partja
VCSE – A leesés előtti pillanatok, a Balaton partja

 

VCSE - A nyíl a szonda helyzetét mutatja a Balatonban: oda esett az eszközünk.. (A csapattagok felvételei)
VCSE – A nyíl a szonda helyzetét mutatja a Balatonban: oda esett az eszközünk.. (A csapattagok felvételei)

 

VCSE-
VCSE – A páracseppet nem számítva, a Föld görbülete mellett az is látszik, hogy a magaslégkör ritkasága miatt már fekete az ég, nem kék.

 

VCSE - A képen a Fertő-tó környéke látszik
VCSE – A képen a Fertő-tó környéke látszik

 

VCSE - Körmend környéke. Ez, és a többi ballonról készült kép is képkivágás eredménye.
VCSE – Körmend környéke. Ez, és a többi ballonról készült kép is képkivágás eredménye.

További képek: 

<a href="https://flic.kr/s/aHsksPLcTJ" target="_blank">Click to View</a>

A maga korában egyedülálló tudományos kísérletre került sor 2011. október 31-én a nyugati végeken: első ízben sikerült Magyarországról felbocsátott szondával elérni a világűr alsó határait jelentő magasságot.

A Zala megyei Vega Csillagászati Egyesület egy kutatóballont küldött a földi magaslégkörbe. Az Astrotech KKT felbecsülhetetlen értékű támogatásával, 2011. október 31-én, 11 óra 58 perckor barátainktól, partnerszervezetünktől, a Hegyháti Csillagvizsgálóból (Hegyhátsál, Vas megye) felbocsátásra került a VCSE hidrogénnel töltött ballonja, amely bizonyíthatóan legalább 27 km-es magasságot ért el 13:20 tájban, és végül Balatonberénynél,  kb. 150 méterre a parttól landolt a Balatonban 14:13-kor. (A GPS vevő hiányos adatai miatt elképzelhető, hogy nagyobb magasságokig is repült a szonda.) A kereső csapat a szondát kalandos körülmények között találta meg, és a Horváth Tibor (nem a hegyhátsáli amatőrcsillagász) vezette keszthelyi vízimentő szolgálat segítségével gyűjtötte be este 8 óra körül. (Minden időpont téli időszámítás szerinti.)

Sodródása közben a műszeregysége folyamatosan gyujtötte a pozícióadatokat, és felvételeket készített a világűrről és a földfelszínről. Ilyen ballonokkal Európából tudomásunk szerint még nem értek el ekkora magasságot. ELF és VLF rádióhullámokat is vizsgáltuk. Ezek nagyrészt természetes eredetű jelek, melyeket ebből a magasságból ismereteink szerint még nem észleltek ballonokkal. Technikai és repülési szempontból ez a magasság már a közeli világűr határa, amelyet Magyarország területérol indított eszközzel először sikerült elérni. A ballon kb. 1,4 kg-nyi mérőműszert vitt magával. A szerkezet sodródásából a magaslégköri szelek sebességét és irányát mérhettük meg, amelyekről ebből a magasságból viszonylag kevés mérési eredmény áll rendelkezésre. Ezek a szelek befolyásolják például azt, hogy egy kisebb meteorit pontosan hol ér talajt: a meteoritok felkutatását tehát felgyorsíthatjuk a mérési eredmények ismeretében. Kb. 800 felvételt készítettünk repülés közben a Földről és a világűrről.

E felvételek érdekessége, hogy kb. 25 km magasságból a Holdat is sikerült lefényképezni. Ilyen magasságból, Európából még nem készítettek felvételt égi kísérőnkről korábban. A további felvételeken Vas és Zala megye települései, tájai látszanak, illetve a Keszthelyi-öböl, a Balaton és a Bakony, valamint Európa közeli hegyei is felismerhetok. A közeli világűr alsó határán végrehajtott kísérleteket tagtársaink, barátaink, a VCSE és az Astrotech KKT szponzorálta.

A kísérletet – mely céljait tekintve Európában is egyedülálló – a Vega Csillagászati Egyesület elnöksége az egyetemi hallgató tagjaiból álló munkacsoportjára bízta, amelyben Hegyi Norbert (projektvezető, VCSE tag, a Hegyháti Csillagvizsgáló Alapítvány tagja, akkor a győri SZE MTK hallgatója, ma tanársegéde), Komáromy Balázs Péter (az SZE MTK hallgatója), valamint az ELTE TTK hallgatói (Nehéz Dóra csillagász-meteorológus és Győrffy Ákos csillagász, VCSE elnökségi tag, egyben ötletgazda) vállaltak szerepet. A kutatócsapat munkáját Dr. Csizmadia Szilárd (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Berlin, valamint VCSE elnök) koordinálta. A rendkívüli fontosságú rádióamatőr munkákat Benkő Imre (VCSE tag) tagtársunk végezte. A felbocsátáskori teendőket és a visszaérkezett szonda felkutatását Dr. Hegedüs Tibor (Bajai Csillagvizsgáló, igazgató), Csák Balázs (ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium, Szombathely) és Hegyi Norbert (projektvezető) végezte. A ballon elkészítésében és felbocsátásában segítettek: Mucs Béla, Hosszú József, Ferenczi Róbert, Steinerné Lénárt Judit, Szabatin Zoltán, a Hegyháti Csillagvizsgáló Alapítvány (Horváth Tibor és Tuboly Vince), és még sokan mások Az elektronikai munkákban Székely Gábor villamosmérnök segített.

Köszönetet mondunk Hadnagy Andrásnak és Haholt Csabának is.

A projekt költségvetése kb. 200 000.- Ft volt, amit a VCSE és az Astrotech KKT közösen állt.

Külön megköszönjük a Keszthelyi Vízimentők Egyesület önzetlen segítségét, melyet a műszeregység felkutatásakor nyújtottak!

A ballonnal készített egyik képet a Magyar Csillagászati Egyesület “A hét csillagászati képé”-nek választotta.

Nagyon részletes, technikai adatokkal is ellátott információk és további cikkek találhatók a VEGA 91-ik számában, amely online, ingyenesen itt elérhető.

Ma, 2017-ben visszanézve ezt a hat évvel ezelőtti, 2011-es anyagi, szellemi és technikai befektetést, úgy gondolhatjuk, hogy igen jó és sikeres projekt volt, egyben megindította a hazai sztratoszférikus ballonkísérleteket. Velünk párhuzmaosan mások is igyekeztek feljuttatni eszközt a közeli világűrbe (pl. Mucs Béla), volt, akinek utánunk nem sokkal sikerült is.

Még nagyobb eredmény, hogy ezzel a kísérlettel nemcsak egyszer sikerült végrehajtani a feladatot Magyarországról (külföldről, elsősorban az USA-ból már korábban mások sokszor sikeresen megtették), hanem gyakorlatilag sikerült egy alapcsapatot építeni és az majdhogynem rendszeresen végez ilyen kísérleteket, még 2017-ben is. Mivel a befektetés összege vetekedett egy közepes méretű amatőrcsillagász távcső árával, célunk az volt, hogy meghonosítsuk ezeket a kísérleteket Magyarországon, nem pedig mindennapossá akartunk tenni szervezetünkben (elsősorban anyagi okokból…).

A fenti első, 2011-es repülésből sok alkatráész (az ernyő, kamera, rádió- és GPS-egységek stb.) a Balatonba-esés ellenére is teljesen épen, működőképes állapotban megmaradtak. Így 2013. október 12-én ezeket felhasználva, a pótlásra szorultakat pótolva Hegyi Norbert saját, Pannon Magaslégköri Ballonkísárletében már bizonyíthatóan 35 km-es magasságot érte el. (A magasság növekedése egyben azt is jelenti, hogy az első kísérlet tapasztalatai hazsnosak és fontosak voltak!)

Ezután az eredeti, már két kísérletben szerepelt eszközök átkerültek a Bajai Csillagvizsgálóba, ahol Hegedüs Tibor igazgató vezetésével folytatódnak a magaslégköri ballonrepülések, évente 2-4 felbocsátással. Ezekről tőle lehet tájékozüdni. Ilyen nagyszámú felbocsátás mellett nem csodálható, hogy csak a legelső alkalmakkor használták a történelmi, 2011-es repüléskor is szerepelt eszközöket, az évek folyamán ezek elhazsnálódtak és ki kellett cserélni őket. Többszörös újrafelhazsnálásukkal azonban így is segítetettek, és jó befektetésnek bizonyultak.

Így talán jogosan mondhatjuk, hogy a hazai amatőrcsillagászati körökben a VCSE indította el a magaslégköri-sztratoszférikus ballonrepüléseket, de a stafétabotot már mások viszik tovább jónéhány éve. Munkájukat tisztelettel nézzük.

A ballonfelbocsátás nem lett sem olcsóbb, adminisztratíve pedig bonyolultabb (ki tudja miért, már bejelentésköteles bizonyos súlyhatár felett). Viszont az első ritka fecske röpke hat év alatt teljesen közönségessé vált, már laikusok, celebvideósok stb. is sikerrel jutattnak fel 20 km fölé több-kevesebb felszereléssel sztratoszférikus ballonokat. Volt, aki legófigurát fotóztatott le a sötét égi háttér előtt, ezért is megérte neki egy ilyen ballon, csak hogy a híradóban szerepeljen… Ezek a léggömbök egyszerre tudományos  kutatóeszközök (pl. mikrometeoritokat akarnak vele vizsgálni, vagy fényszennyezés-változásokat mérni, meteorvideókat, geofizikai eredetű rádiójeleket akarnak felvenni) és szórakoztató, fejlesztő, hasznos játékok (mi is egyetemi hallgatók projektjeként kezeltük).

Minden jövőbeli sztratoszférikus ballonozónak sok sikert kívánunk!

 

Kapcsolatok: Dr. Csizmadia Szilárd egyesületi elnök (vcse@vcse.hu), illetve Hegyi Norbert projektvezető (30-4776763, hegyin@gmail.com).

A közeli világűr wikipédia definíciója: Near space is the region of Earth’s atmosphere that lies between 65,000 and 325,000–350,000 feet (20 to 100 km) above sea level, encompassing the stratosphere, mesosphere, and thermosphere. A more understandable definition would be above where a commercial airliner flies but below the realm of an orbiting satellite.

Egy hivatalos, szakmai definició a www.hobbyspace.com/NearSpace/index.html weblapról:

The realm of Near Space officially lies between 75,000 feet (~23km) and and 62.5 miles (100km) according to the International Aeronautical Federation (FAI).

További érdekes weblapok:

www.hobbyspace.com/NearSpace/index.html

www.gajitz.com/diy-student-project-weather-balloon-makes-it-to-space/

www.huliq.com/4299/78634/kids-capture-space-photos-homemade-weather-balloon

www.lprs.co.uk/lprs-antenna-used-for-receiving-signals-from-spacebits-near-space-balloon-flight.html

Fentiek alapján kísérleti eredményünket a közeli világűrben végrehajtott kísérletnek, és így hazai űrcsillagászati eredménynek tekintjük.

VCSE - Spirális felhőörvény a Jupiteren - Juno, APOD
VCSE – Spirális felhőörvény a Jupiteren – Juno, APOD

Naprendszerünk legnagyobb bolygója, a Jupiter sávos kinézetű: a világosabb sávokat zónáknak, a sötétebb sávokat öveknek nevezik. Ezek egymást váltogatva fordulnak elő a felszínen. A sávokat kb. 50 km magas felhőrendszerek alkotják. A sávokban viharok is előfordulhatnak, a Nagy Vörös Folt pl. már a 17. század óta létező anticiklon a Jupiter Déli Egyenlítői Övében. Mérete komoly ingadozásokat mutatott az elmúlt évszázadokban.

A Jupiterhez nemrég érkezett Juno űrszonda a fentebb bemutatott képet kb. 30 ezer km távolságból készítette, és a rajta látható hatalmas, spirális, örvénylő vihar kb. a Földével egyező méretű.Az óramutató járásával ellentétes irányban pörög.

A Junóról itt írtunk korábban, további Juno képeket pedig a küldetés oldalán lehet megtekintemi.

VCSE - A téridő-utazás furcsaságai - Gesztesi Albert
VCSE – A téridő-utazás furcsaságai – Gesztesi Albert

Az ember kíváncsi természetű. Ez így van jól, ez viszi előre a fejlődést, termékenyíti meg a tudományos kutatást. Ehhez kalandvágy is társul. Kíváncsi, hogy mi van folyó, vagy a hegy túlsó oldalán, ezért hát elmegy és megnézi. Kíváncsi volt, hogy mi van a Föld túlsó oldalán, hát hajóra szállt és felfedezte a távoli földrészeket. Kíváncsi volt, hogy mi van a Hold túlsó oldalán. Űreszközt szerkesztett és megnézte. Azóta már a saját szemével is láthatta, hiszen az Apollo űrrepülések alkalmával sokszor megkerülték kísérőnket.

Az ember arra is kíváncsi, hogy milyenek a távoli csillagok, vagy azok bolygói. Természetesen ma még elérhetetlen számunkra egy csillagközi űrutazás, de megtanultuk, hogy soha nem szabad azt mondani valamire, hogy soha. Talán, majd egyszer… Sok évszázad múlva? Talán.

VCSE - 1g, középponti irányú gyorsulás létrehozása egy forgó tóruszban - Gesztesi Albert
VCSE – 1g, középponti irányú gyorsulás létrehozása egy forgó tóruszban – Gesztesi Albert

Ebbéli vágyainkat a tudományos fantasztikus (sci-fi) irodalomban éljük ki. Számtalan jobbnál jobb könyv és novella, az utóbbi időben egyre több látványos, izgalmas film született e témában. Hogy csak a legismertebbeket említsem: ilyen a Star Trek, vagy a Star Wars (Csillagok háborúja) sorozat.

Nem tudom, mások hogy vannak ezzel, de én nézem, nézem és valamit nagyon nem értek. Több dolog is furcsa. Tudom, hogy ez egy „mese”, de mégis! Hatalmas robbanások tarkítják a látványt, és hallom is a robbanások dübörgését. Miért hallom? Az űrben (vákuumban) nem terjed a hang! Na, de ez a legkevesebb.

A fantasztikus filmekben fantasztikus sebességű űrhajókkal röpködnek egyik csillagtól a másikig, egyik bolygótól egy másikig, majd pedig vissza. És mi van ilyenkor az idődilatációval? Az „ikerparadoxonnal”? Persze én is élvezem a filmeket, csak kissé mosolygok a bajuszom alatt…

Látom, hogy ott áll Kirk kapitány a USS Enterprise fedélzetén, kezében egy pohár Romulan üdítővel, ami nem ömlik ki. Miért nem? Mert a fedélzeten 1 g gravitáció van, nem súlytalanság! (1 g a Föld felszínén érvényes gravitációs gyorsulás. Értéke 9,81 m/s×s. Hogy ellenállunk ennek a gyorsító erőnek, ez okozza a súlyunkat.) A világűrben viszont „súlytalanság” van, azaz vagy nincs gravitációs gyorsító erő, vagy nem áll vele szemben más erő. Ez a helyzet a Föld körül keringő űrállomáson is. Láthatjuk, hogy a Nemzetközi Űrállomás belsejében súlytalanul „lebegnek” a tárgyak és az űrhajósok. Nem azért, mert nem hat rá a Föld gravitációja – hiszen a nélkül elrepülnének a végtelenbe – hanem, mert folyamatosan és akadály nélkül zuhannak bolygónk középpontja felé. Rövid időn belül le is esnének, csakhogy van úgynevezett érintő irányú sebességük is, ami kör- vagy ellipszispályára kényszeríti őket.

Csubakka és Han Solo teljes természetességgel mozognak a Millenium Falcon fedélzetén, csakúgy, mint Darth Vader és a többi szereplő a Halálcsillagon. Miért van ezeken a helyeken a földihez hasonló gravitáció? Hogyan állítják elő? Ezek olyan megválaszolatlan kérdések, amelyek talán eszébe sem jutottak a rendezőknek, vagy ha igen, hát ügyesen elkerülték a választ, mert a sztori szempontjából nem tartották lényegesnek.

VCSE - Élet a tóruszban 1g imitált
VCSE – Élet a tóruszban 1g imitált “nehézségi erőnél”. – Gesztesi Albert

Pedig lényeges! Elő lehet állítani gravitációs hatást a világűrben, mégpedig gyorsítással. Ülök a számítógép előtt a székben, nem lebegek súlytalanul, mert a Föld tömege 9,81 gyorsító erőt gyakorol rám. Azt tanultuk fizikából, hogy ha egy testre erő hat, akkor az gyorsuló mozgást végez. Ha szoba padlója és székem nem állna ellent ennek az erőnek, akkor egyre nagyobb sebességgel belezuhannék a Föld középpontjába. De szerencsére ellenáll, így nyugalomban vagyok, de ami kevésbé szerencsés, hogy 80 kg-ot mutat a mérleg, amikor ráállok.

Szóval, itt a Földön, vagy a Holdon, esetleg bármilyen más bolygó felszínén éreznünk kell a súlyunkat, ha nem is mindenhol egyformát. De térjünk vissza a világűrbe, egy űrállomás fedélzetére! Miképpen lehetne ott tartósan „mesterséges” gravitációt kelteni?

Az egyik megoldást először 1955-ben Wernher von Braun az amerikai holdprogram megvalósítója, valamint Willy Ley csillagász javasolták. Elképzelésük szerint egy hatalmas tórusz (inkább nevezzük keréknek) alakú űrállomás belsejének külső falán létre lehetne hozni 1 g gyorsulást, ha megfelelő sebességgel forogna. Ehhez kb. 500 méter átmérőjű „kerék űrállomásra” lenne szükség, amely fél percenként tenne meg egy fordulatot. A forgó rendszerben fellépő centrifugális erő jelenti itt a „hamis” gravitáció képzetét. (2. ábra)

Az ötletet továbbfejlesztve fantasztikus tervek születtek óriási tórusz alakú űrállomásokra, amelynek belső felületén egész városok, parkok, folyók, mezőgazdasági területek vannak. (3. és 4. ábra)

VCSE - Élet a tóruszszerű űrállomásban - Gesztesi Albert
VCSE – Élet a tóruszszerű űrállomásban – Gesztesi Albert

Ami lényeges: ismerjük fel, hogy fizikailag ugyanarról van szó! A gyorsulásról. Egyik esetben egy égitest tömegvonzása, másik esetben pl. egy forgó rendszer centrifugális gyorsulása okozza a súlyerőt.

Nagyon hosszú távú űrutazásnál szervezetünk számára az az optimális állapot, ha állandóan a földi gravitációt érzékelhetjük. Ennek egyik megoldása az lehet, hogy űrhajónk állandóan 1g-vel, azaz 9,81  –tel gyorsul. Végezzünk egy gondolatkísérletet, hogy mi következne ebből! Azért „gondolat” kísérlet, mert ilyen állandó gyorsulást sohasem fogunk elérni (tudom, tudom, sohase mondjuk, hogy soha! Inkább azt, hogy ma még irreális.)

Szóval: a Földről induló űrhajónkkal ebben az esetben a Holdat másfél óra alatt érnénk el. 80 óra múlva elsuhannánk a Jupiter mellett, de akkor már 2800 km/s lenne a sebességünk, vagyis a fény sebességnek csaknem 1 %-a!

Vérszemet kaptunk! Tegyünk egy látogatást a Naphoz legközelebbi csillag, az  Centaurinál, ami 4,3 fényévre van tőlünk! Gyorsítsuk űrhajónkat mindvégig 1g-vel! Ha az űrhajó gyorsult fél útig, majd ugyancsak 9,91  „gyorsulással” fékezett, aztán megfordult és hasonló módon jutott vissza a Földre, akkor az utazás a földi megfigyelők számára 9 évig tart, az űrhajó idejében pedig mindössze 3 és fél év telt el. Közben az űrhajó maximális sebesség elérte a fénysebesség 95 %-át!

Menjünk még messzebbre! A Tejútrendszer középpontja kb. 28 ezer fényév távolságra van. „Fantasztikus” űrhajónkkal mindössze 20 évbe telik megtenni ezt a távolságot, miközben a Földön 28 000 év telik el! Menet közben űrhajónk a fénysebesség 99,9999998 %-ára gyorsult!

Az Androméda-galaxist (M31), melynek távolsága 2 537 000 fényév 28 és fél év alatt lehetne elérni, de ekkor már az űrhajó a fénysebesség 99,99999999997 százalékával haladna! Megvalósításához 100 milliárd × 120 milliárd megajoule energiát kellene felhasználni, kilogrammonként! Azt hiszem, most tényleg kimondhatom, hogy lehetetlen.

Akármennyi ideig gyorsítom az űrhajót, a fénysebességet soha nem érheti el. Ez a speciális relativitás elméletből következik. Egy nyugalmi tömeggel rendelkező űrhajó minél jobban megközelíti a fénysebességet, a tömege exponenciálisan növekedni kezd, így a gyorsításához is egyre több energiára van szükség. A fénysebességnél tömege végtelen naggyá válik, vagyis végtelen nagy energia tudná csak gyorsítani. Képletben:

Itt  a nyugalmi t0meg,  a relativisztikus tömeg, v az űrhajó sebessége és c a fénysebesség.

Még egy nagyon fontos dolog: a sebességeket másképpen kell összeadni, mint ahogy az iskolában tanultuk! Ha például a fénysebesség 70 %-ával haladó űrhajóból a menetirányban fénysugarat bocsátunk ki, akkor a két sebességet (az űrhajóét és a fénysugárét) nem adhatjuk egyszerűen össze:

E helyett a speciälis relativitás elmélet szerinti következő képletet kell alkalmazni: (5. ábra és 6. ábra):

Itt mindjárt hozzáteszem, hogy a   képlet kis (hétköznapi) sebességek esetében kiválóan használható, hiszen ilyenkor az 5-ik és 6-ik ábrán szereplő képletek nevezője gyakorlatilag 1 lesz (7. ábra).

VCSE - Sebességösszeadás a speciális relatiitáselméletben, ami a mérési eredmények szerint helyesen írja le a valóságot - Gesztesi Albert
VCSE – Sebességösszeadás a speciális relatiitáselméletben, ami a mérési eredmények szerint helyesen írja le a valóságot – Gesztesi Albert

 

Nézzünk egy másik példát (6. ábra)! Haladjon rakétánk 240 000 km/s sebességgel, ez a fénysebesség 80 százaléka = 0,8c. Ha e rakéta fedélzetéről menetirányban egy másik rakétát indítunk, mondjuk fél fénysebességgel (0,5c), akkor mi fog történni? Összeadva a két sebességet, túlléphetjük-e a fény sebességét? Ugye, nem! Egyszerűen csak a fenti, relativisztikus sebesésgösszeadási képletbe kell behelyettesíteni, és azt kapjuk, hogy az eredő sebesség mindössze a fénysebesség ~93%-a lesz.

VCSE - Speciális relativitáselméleti sebességösszeadási példa - Gesztesi Albert
VCSE – Speciális relativitáselméleti sebességösszeadási példa – Gesztesi Albert
VCSE - Kis sebességeknél alig van eltérés a klasszikus és a relativisztikus sebességösszeadási törvény között, hogy elegendő a köznapi életben a klasszikus formulát használni. - Gesztesi Albert
VCSE – Kis sebességeknél alig van eltérés a klasszikus és a relativisztikus sebességösszeadási törvény között, hogy elegendő a köznapi életben a klasszikus formulát használni. – Gesztesi Albert

És mi a helyzet az idővel? A földi megfigyelő és az űrhajó fedélzeti ideje más ütemben telik.

A szemléletesség kedvéért nézzük meg a 8. ábrát és tekintsük az A és B űrhajót. Mindkettő a Földön áll, nyugalomban. Mindegyiket felszerelték egy „fényórával”, azaz 300 000 km-es kar végén egy-egy tükröt helyeztek el. Az órák abszolút szinkronban járnak: az űrhajókból kibocsátanak egy fényvillanást (fényimpulzust). Ez a fény elmegy a tükörig, majd visszaverődve az űrhajók technikusai detektálják. Pontosan két másodperc telt el. A két óra szinkronban jár, 2 másodpercenként „ketyeg”. Most induljon el a B űrhajó és haladjon egyenletes v sebességgel! Az A űrhajóban ülők azt látják, hogy most a B űrhajó órájának lassabban kell járnia, hiszen az ő fénysugaruk nem 300 000 km, hanem annál többet, a háromszög átfogójának megfelelő (c×t) utat fut be! A B űrhajóban ülők persze erről tudomást sem vesznek, ők csak azt látják, hogy továbbra is az űrhajójukhoz rögzített, tőlük 300 000 km-re lévő tükörről kapják vissza a jeleket. Amennyiben a megfelelő adatokkal operálunk és felírjuk a pithagorasz egyenletet, majd rendezzük, akkor éppen ama bizonyos Lorentz összefüggéshez jutunk. Ez nem jelent mást, mint, hogy az egymáshoz viszonyítva mozgó rendszerekben az idő, különböző sebességgel telik. Igen ám, de minden relatív! A fenti példánál maradva; a B űrhajóban tartózkodók is megítélhetik úgy a helyzetet, hogy ők vannak nyugalomban, és az A űrhajó mozog hozzájuk képest v sebességgel. Kinek van itt igaza?

VCSE - Időmérés a relativitáslméletben. Ezt a newtoni mechanika nem elemezte ilyen kifinomultan. - Gesztesi Albert
VCSE – Időmérés a relativitáslméletben. Ezt a newtoni mechanika nem elemezte ilyen kifinomultan. – Gesztesi Albert

Addig nincs semmi probléma, amíg két olyan inerciarendszerről beszélünk, amelyek egymáshoz képest különböző sebességgel mozognak. Olyan vonatkoztatási rendszert nevezünk inerciarendszernek, amelyben Newton első axiómája érvényesül: a magára hagyott test egyenesvonalú, egyenletes mozgást végez. Ilyen lehet két űrhajó is. Akármelyikről figyelnénk meg a másikat, azt látnánk, hogy az órák eltérő ütemben járnak.

Ikerparadoxon

Ismert fizikai furcsaság a sokat emlegetett ikerparadoxon. Lényege, hogy ha egy ikerpár egyik tagja a Földön marad, a másik elutazik egy űrhajóval távoli csillagok felé, majd onnan visszatérve azt tapasztalja, hogy az itt maradt ikertestvére sokkal öregebb nála. Mintha az űrhajóban lassabban múlt volna az idő, mint itt a Földön. Hogyan lehetséges ez, hiszen éppen az előbb azt magyaráztam, hogy a mozgás relatív.

Jelen esetben azonban nem egyenértékű! Míg az egyik „nyugalomban” van, a másik gyorsul.

VCSE - Időmérés és az idő
VCSE – Időmérés és az idő “telése” a relativitáselméletben. – Gesztesi Albert

Nézzünk egy űrhajót O pontból B pontba szeretne repülni, de közben meglátogatja C csillagot! (9. ábra). Ha az euklidészi koordináta rendszerben gondolkozunk (bal oldali rajz), akkor az űrhajó szemlátomást hosszabb utat jár be, mintha egyenesen (az Y tengely mentén) jutna el a B pontba.

Egészen más a helyzet, ha nem az euklidészi térben, hanem Einstein téridejében gondolkozunk. Ebben az esetben a Lorentz-geometria az érvényes, amiben a rakétánknak nem egyszerűen útja, hanem „világvonala” van. (felhívom a figyelmet, hogy míg a bal oldali ábrán X,Y koordináta szerepel a jobb oldalin X,T). Persze itt is látható, hogy ha az űrhajó helyben marad, akkor egy idő után eljut a B helyre az IDŐtengelyen. Ez a helyben maradó űrhajós világvonala. Ugyanabba a B pontba (a jövőbe) az O-C-B görbe világvonal mentén jut el a másik űrhajóban utazó ikertestvér. Ezen a másik világvonalon eltelt idő különbözni fog a helyben maradó testvére sajátidejétől. A Lorentz-geometriában két adott esemény között egy görbe világvonal rövidebb mint az egyenes világvonal, mindegyik hosszúságát a szereplők sajátidejében mérve.

Az egyenes világvonalnál nincs probléma. A görbe világvonal esetében elveszítjük azt a lehetőséget, hogy egyetlen inerciarendszerrel számolhatunk az egész görbe mentén. A görbe világvonalhoz pontonként a lokális és momentán inerciarendszerek népes sokaságát kell egymás után hozzárendelni, hogy az elemi szakaszon alkalmazni lehessen a képletet (az ábrán feltüntetett dt-dx háromszög). A görbét osztópontokkal tetszőlegesen kis szakaszokra lehet felosztani, majd ezeket integrálni kell ahhoz, hogy az űrhajó sajátidejét megkapjuk.

Az ikerparadoxon feloldásánál tehát a gyorsulás a lényeg. Míg az egyik esetben, a helyben maradó testvér esetében valóban inerciarendszerről beszélhetünk, addig az űrhajózó testvére állandóan gyorsításokat végez: az induláskor, a visszaforduláskor és a megérkezéskor.

A következőkben decemberi amatőrcsillagászati megfigyelésekhez szeretnék ajánlani néhány objektumot.

A Nap decemberben  07:30 (KözEI) körül kel, 16:00 (KözEI) körül nyugszik. (A KözEI a Közép-Európai Idő rövidítése, megegyezik a polgári téli időszámításunkkal). Az észlelés napnyugta után – témaválasztástól, távcső felállításától függően – körülbelül egy órával már elkezdhető. A csillagászati szürkület a napnyugta utáni, illetve napkelte előtti 1,5-2 órát felölelő időszak. Újhold december 18-án, első negyed december 26-án, telihold december 3-án, utolsó negyed december 10-én lesz. (Forrás: http://vcse.hu/).

Csillagászati szürkület alatt azt az időszakot értjük, amikor a Nap a -18° horizont alatti magasságot még nem éri el, de már legalább -12°-on vagy mélyebben van. A -18°-os érték elérése után áll be a teljes sötétség.

A Mars és a  Jupiter napkeltekor keleti irányban alacsonyan már megfigyelhető, az Uránusz és a Neptunusz sötétedéstől észlelhető.

Látványosabb események UT időzóna szerint (UT = KözEI – 1 óra):

12.03. 15:47 A 2017-es év legnagyobb (látszó átmérőjű) teleholdja.
12.08. 21:25 A Hold mögé belép a Regulus, kilépés: 22:02.
12.14. 05:48 Mars, Jupiter, Spica és a holdsarló együttállása a Szűz és a Mérleg csillagképekben (Virgo és Libra).
12.13-14.  Geminidák meteorraj maximuma (ZHR=120).
12.16. 04:33 A 24P/Schaumasse üstökös 26′-cel keletebbre az NGC 5334 galaxistól a Szűz csillagképben (Virgo).
12.21. Téli napforduló, az év legrövidebb nappala, az év leghosszabb éjszakájának kezdete.
12.22. 14:00 Az Ursidák meteorraj maximuma (ZHR=15).
12.31. 01:33 A Hold mögé belép az Aldebaran, kilépés: 02:12.

December során – akár már napnyugtától – a Zsiráf csillagképben (Camelopardalis) megfigyelhető lesz a C/2017 O1 (ASASSN1) üstökös. Jelenlegi fényessége 9 magnitúdó, a hónap során lassan veszít fényességéből.

Olvasd tovább

VCSE - Színes holdfelvétel - APOD, A. Paillou
VCSE – Színes holdfelvétel – APOD, A. Paillou

Vizuálisan a Holdat fehérnek, néha sárgásnak látjuk, holdkelte vagy holdnyugta idején a horizontközeli vastagabb légrétegeken át nézve narancsosnak, vörösesnek. Holdfogyatkozásokkor a földi légkör szóró hatása miatt a színe lehet narancsos, élénkpiros, téglavörös, de akár barnás-vöröses árnyalatú is.

Távcsőbe vizuálisan betekintve a Holdat többnyire fehérnek látjuk (ha színszűrő nélkül nézzük). Sőt, ha színes fényképezőgéppel készítünk holdfelvételt, azon is vagy sárgás, vagy fehéres lesz a képe. Valójában a Hold szürkés színe válik fehérré attól, hogy rengeteg napfényt ver vissza.

Ám a Holdnak is vannak színei, csak nagyon nehéz észrevenni. Ez azért van így, mert a színárnyalatok-beli különbségek a holdfelszínen rendkívül kicsinyek, ezért a Holdról készült színes képeken a színárnyalatokat mesterségesen nagyon szét kell húzni, hogy előtűnjenek.

2013. december 19-én a Nap Csillagászati Képe (APOD, Astronomy Picture of the Day) Francsics László magyar amatőrcsillagász színes holdfelvétele volt. A Tycho-kráterről készült színes holdképével pedig egy nemzetközi asztrofotográfiai versenyen kategóriagyőztes lett.

2017. november 11-én A. Paillou színes holdképe lett APOD. Ezt a képet mutatjuk be fentebb. A színek különböző anyagok felszíni jelenlétének köszönhetők. A kékes árnyalatok titánban gazdag rétegeket jeleznek. A narancsos és bíbor színű területek szegények titánban és vasban is. A holdbéli Appenninek-hegység (a képen középen) felett a Mare Vaporum nevű holdtenger látható, a legnagyobb kráter a képen a 83 km átmérőjű Arkhimédész.