Morrison Philip - Gwiezdny kartograf.pdf - świat nauki - outsiderka_alex

KOMENTARZ

ZADZIWIENIA

Philip Morrison

Gwiezdny kartograf

ælanie pierwszej superdok¸ad-

nej mapy naszej najbliýszej

gwiezdnej okolicy Ð moýemy przystpi

do poszukiwaÄ ýycia. Terabit danych

z Hipparcosa , satelity Europejskiej Agen-

cji Kosmicznej, zawiera obliczone z bez-

precedensow dok¸adnoæci odleg¸oæci

i pozycje ponad 100 tys. gwiazd i jest do

nabycia w postaci 16 tomw uranogra-

ficznego katalogu 500 lat æwietlnych

przestrzeni wok¸ S¸oÄca. Ho¸dujcy

technice cyfrowej mog kupi go w wy-

godnej wersji CD-ROM.

Co robi¸ ten automatyczny mierniczy

niebios? Mierzy¸ kty, kty odk¸adane

na niebie. Bo na niebie nie ma odle-

g¸oæci w ziemskim sensie, gdyý nie

ma na nim koÄcw. S jedynie frag-

menty ¸ukw. Nim zaczniemy je mie-

rzy, musimy zdecydowa si« na od-

powiednie jednostki. Wyboru takiego

dokonano dawno temu w Babilonie,

dzielc ko¸o na 360 stopni. Moýe

dumni ze swego rzemios¸a rachmi-

strze chcieli w ten sposb nawiza do

liczby dni w roku? Jeden stopieÄ ¸uku

podzielony zosta¸ na 60 ma¸ych ¸ukw

minutowych, a kaýdy z nich dalej na 60

maleÄkich ¸uczkw sekundowych. Z ob-

serwatoriw na szczytach wysokich gr

w najlepszych warunkach atmosferycz-

nych wida gwiazdy w postaci migo-

czcych dyskw æwietlnych o æredni-

cach rwnych p¸ sekundy ktowej.

Hipparcos , dzi«ki temu ýe zosta¸ wynie-

siony ponad nieustannie drgajc at-

mosfer«, obserwowa¸ gwiazdy z b¸«dem

rwnym jednej tysi«cznej sekundy kto-

wej. Z tak ostrym wzrokiem moýna by

dostrzec wirusa heinemediny w drugim

koÄcu pokoju.

Pierwsze precyzyjne pomiary astro-

metryczne przeprowadzili oko¸o 1840

roku, jeszcze zanim nasta¸a epoka foto-

grafii, astronom Frederick Bessel i mistrz

w konstrukcji przyrzdw optycznych

Joseph Fraunhofer. Zbudowali oni ory-

ginalny instrument zwany heliometrem,

z¸oýony z 2.5-metrowej lunety z 15-cen-

tymetrowym soczewkowym obiekty-

wem przepo¸owionym. Ogldane prze-

zeÄ gwiazdy wyglda¸y jak rozdwojone.

Kr«cc ærubami mikrometrycznymi,

cierpliwy obserwator mg¸ manipulo-

wa po¸wkami obiektywu dopty, do-

pki oba obrazy gwiazd nie na¸oýy¸y si«

na siebie. Przesuwajc nast«pnie obraz

gwiazdy, tak by pokry¸ si« z obrazem

innej zwanej gwiazd odniesienia, mg¸

wytyczy odleg¸oæci ktowe. Mniej wi«-

cej p¸ roku pniej, powtarzajc obser-

wacje tej samej gwiazdy, Bessel zmie-

rzy¸ jej widome przesuni«cie na niebie

wywo¸ane ruchem lunety wraz z Zie-

mi po orbicie oko¸os¸onecznej.

A oto dobrze znana analogia. Gdy pa-

trzymy przez okno p«dzcego pocigu,

cze chwiejnej i liczcej wiele szczebli

drabiny kosmicznych odleg¸oæci.

Wszystkie pomiary odleg¸oæci we

Wszechæwiecie oparte s na wyrafino-

wanych, lecz niekiedy doæ ryzykow-

nych za¸oýeniach i cigu estymat, u kt-

rego pocztku zawsze znajdziemy tych

kilka bardzo spiczastych, lecz niezwykle

juý dok¸adnie zmierzonych trjktw.

Europejska Agencja Kosmiczna prze-

nios¸a pomiary astrometryczne w ko-

smos na satelit« Hipparcos , ktry zo-

sta¸ zbudowany w celu podzielenia

niebieskiego wielkiego ko¸a na mi-

liardy maleÄkich milisekundowych

¸ukw. Rozdzielczoæ jego 28-centy-

metrowego teleskopu nie by¸a olænie-

wajca, lecz ogldane przezeÄ obra-

zy gwiazd nie drga¸y. Hipparcos

przejrza¸ ca¸e kryszta¸owo czyste niebo,

poruszajc si« w warunkach mikrogra-

witacji, w ktrych dzia¸ajce na niego

si¸y by¸y za s¸abe, ýeby spowodowa

odkszta¸cenia uk¸adu optycznego; bar-

dzo æciæle teý kontrolowano jego tem-

peratur«, aby unikn odkszta¸ceÄ ter-

micznych kompozytowych elementw

mocujcych teleskop. Ca¸y satelita by¸

skrupulatnie nadzorowany i niezwykle

stabilny.

Hipparcos zabra¸ z Ziemi wspania¸e

dziedzictwo w postaci Input Catalogue

(Katalogu wyjæciowego), w ktrym zapi-

sano najlepsze z dost«pnych wwczas

danych astrometrycznych. Przeglda¸ nie-

bo od chwili startu pod koniec 1989 ro-

ku do po¸owy 1993. Pierwsze opracowa-

ne wyniki jego dzia¸alnoæci zacz«to publi-

kowa wiosn 1997 roku, gdyý wszyst-

kie pomiary gwiazd nabiera¸y znaczenia

dopiero po skrupulatnym zestawieniu

ich z obserwacjami innych gwiazd.

Opracowaniem wynikw zajmowa-

¸y si« cztery rýne zespo¸y Ð kilkuset

astronomw, technikw i specjalistw

Na niebie nie ma

odleg¸oæci w ziemskim sensie,

gdyý nie ma na nim koÄcw.

s¸upy stojce wzd¸uý toru przesuwaj

si« bardzo szybko, a drzewa rosnce da-

leko na horyzoncie pozostaj prawie nie-

ruchome. Jadcy pocig zakreæla pod-

staw« trjkta, ktrego przeciwleg¸y

wierzcho¸ek stanowi odleg¸e drzewo.

Gwiazdy zachowuj si« podobnie, tylko

ich widome przesuni«cia wynikajce

z ruchu Ziemi s doprawdy maleÄkie.

Wysokoæ trjkta dla obserwowanej

przez Bessla gwiazdy 61 Cygni by¸a

mniej wi«cej 300 tys. razy wi«ksza od

jego podstawy. Podczas p¸rocznej po-

drýy, ktr odbywa nasz statek ko-

smiczny-Ziemia, ærodek czerwonawej

plamki, przesun¸ si« zaledwie o kilka

tysi«cznych milimetra. Wierzcho¸ek ob-

serwowanego przez Bessla trjkta od-

dalony by¸ o 10 lat æwietlnych i sta¸ si«

pierwszym pewnym probierzem odle-

g¸oæci we Wszechæwiecie.

Elegancka, cho wymagajca wiele

cierpliwoæci, sztuka zwana astrometri

miewa si« dobrze. Jej adepci wyposaýe-

ni w niezb«dne instrumenty zmierzyli

juý setki trjktw do najbliýszych

gwiazd, tworzc fundamenty nieco jesz-

cig dalszy na stronie 89

å WIAT N AUKI KwiecieÄ 1998 87

W ¸aænie zakoÄczy¸o si« wykre-

pradawnego europejskiego sposobu

myælenia, wywo¸a¸ prawdziwe trz«sie-

nie ziemi w kr«gach filozoficznych,

zw¸aszcza w Niemczech. Ukazujc daw-

ny, mniej skomplikowany sposb ýycia,

sta¸ si« jednym z zaczynw romanty-

zmu. Opisana w nim celtycka spo¸ecz-

noæ superwojownikw mia¸a w przy-

sz¸oæci podsun pewne pomys¸y

nazistom. Nawet Thomas Jefferson uwa-

ýa¸, ýe Osjan by¸ zapewne ãnajwi«kszym

poet, jaki kiedykolwiek si« narodzi¸!Ó

Nie najgorsza to opinia o autorze

dzie¸a, ktre po paru dziesi«cioleciach

okaza¸o si« falsyfikatem... W trzy lata

po opublikowaniu poematu w 1763 ro-

ku MacPherson zalicza¸ si« juý do s¸aw

literackich Londynu. Dzi«ki rekomen-

dacji hrabiego ButeÕa dosta¸ wwczas

posad« sekretarza gubernatora Flory-

dy, po czym wyjecha¸ do Ameryki.

Sam Bute, pe¸nic przez rok urzd pre-

miera, zapisa¸ si« w pami«ci wsp¸ziom-

kw jako wielce niesympatyczne zwie-

rz« polityczne. Nie pami«ta si« natomiast,

ýe to w¸aænie on sk¸oni¸ wczesnego ksi«-

cia Walii do stworzenia w Kew pod Lon-

dynem zacztkw tego, co mia¸o si« sta

jednym z najwspanialszych ogrodw bo-

tanicznych na æwiecie. Bute przez ca¸e

lata z zapa¸em zajmowa¸ si« ogrodnic-

twem, a w 1757 roku nak¸oni¸ ksi«ýnicz-

k« August« do mianowania sir Williama

Chambersa architektem krajobrazowym

owych ogrodw.

W cztery lata pniej Chambers

wznis¸ w Kew niezwyk¸ pagod«, naj-

bardziej autentyczny w Europie obiekt

sztuki chiÄskiej majcy 53 m wysoko-

æci, istne cudo, jeæli ktoæ lubi takie dziwa.

Zgodnie z pe¸n rozmachu mod epoki

twrca w postawi¸ tam rwnieý me-

czet zwany ãAlhambrÓ, par« klasycz-

nych æwityÄ oraz imitacj« gotyckiej ka-

tedry. Uczyni¸o to Chambersa mistrzem

w dziedzinie projektowania æwityÄ

parkowych i zapewni¸o mu miejsce

w zespole powo¸anym do wzniesienia

Somerset House, wspania¸ej, lecz po-

s«pnej rudery, w ktrej mieæci si« dziæ

Urzd Skarbowy. No i ma za swoje.

Obok Chambersa w zespole tym zna-

laz¸ si« teý Robert Adam, jeden z naj-

bardziej wp¸ywowych stylistw w dzie-

jach architektury. To on, powrciwszy

z podrýy po Europie, podczas ktrej

odkry¸ pi«kno staroýytnych ruin rzym-

skich i greckich, uczyni¸ z fasady bu-

dowli dzie¸o sztuki. Stara¸ si« przeko-

na angielskich arystokratw, ýe ich

murszejce rezydencje b«d si« prezen-

towa o wiele lepiej, gdy doda si« im

drzwi frontowe w stylu doryckim i ko-

lumnady na skrzyd¸ach. Gdy zakoÄczy¸

swoje dzie¸o, kaýdy, kto by¸ kimæ, miesz-

ka¸ juý w czymæ, co wyglda¸o jak bank.

Sukces Adama sprawi¸, ýe mia¸ wielu

naæladowcw. Jednym z nich by¸ Geor-

ge Dance, ktry ãzadamizowa¸Ó niewiel-

k rezydencj« zwan Camden Place we

wsi Chislehurst w hrabstwie Kentu. Wi-

ýe si« to z tematem tego felietonu, bo-

wiem po latach w¸aæciciel tej posiad¸oæci

wynaj¸ j przebywajcej na uchodstwie

cesarzowej, ktra tak ch«tnie przywdzie-

wa¸a zielone jedwabne suknie.

T¸umaczy¸

Boles¸aw Or¸owski

ZADZIWIENIA , cig dalszy ze strony 87

obserwowanych by¸o oko¸o 2 tys. gwiazd.

Po latach ýmudnych obserwacji na pod-

stawie ogromnej bazy danych zgroma-

dzonych sygna¸w Hipparcos zacz¸

wreszcie odczytywa pozycje gwiazd.

Dzi«ki wielkiej dok¸adnoæci rejestrowa-

nych pozycji wzgl«dnych uda¸o si« zmie-

rzy maleÄkie przesuni«cia paralaktycz-

ne gwiazd obserwowanych z rýnych

miejsc wzd¸uý orbity Ziemi.

Podstaw pomiarw by¸ Input Cata-

logue . Kaýd umieszczon w nim gwiaz-

d« Hipparcos obserwowa¸ oko¸o 100 ra-

zy, znacznie wi«cej niý by¸o to konie-

czne do okreælenia jej pozycji. Potem na-

stpi¸y wieloletnie skomplikowane

obliczenia, zaplanowane i wykonane

przez dwa niezaleýne zespo¸y nauko-

we. Dzi«ki ich pracy uzyskano precy-

zyjne pozycje 100 tys. gwiazd z dosko-

nale okreælon dok¸adnoæci. Nazwany

imieniem niebieskiego kartografa i uczo-

nego z wyspy Rodos, ktrego prace cy-

towane by¸y jako podstawowe rd¸o

przez ýyjcego kilkaset lat pniej Pto-

lemeusza, Hipparcos od nowa wykreæli¸

map« gwiazd w naszym najbliýszym

otoczeniu. W cigu dekady stukrotnie

rozszerzy¸ katalog gwiazd o znanych

pozycjach, zwi«kszajc w dodatku ich

dok¸adnoæ pi«cio-, a niekiedy nawet

dziesi«ciokrotnie. Jego pomiary potwier-

dzaj wi«kszoæ obliczonych poprzed-

nio odleg¸oæci astrometrycznych z do-

k¸adnoæci do kilku procent.

Czy zatem map« naszego najbliýsze-

go otoczenia moýna uzna za ostatecz-

n? Raczej nie. Istniej pewne bardzo

charakterystyczne jasne gwiazdy zmien-

ne, ktrych krzywe blasku wykazuj

ciekaw w¸aæciwoæ: im krtszy okres

pulsowania, tym jaæniejsza gwiazda. Po-

niewaý cefeidy Ð bo o nich mowa Ð moý-

na obserwowa z bardzo duýych odle-

g¸oæci i doæ dok¸adnie mierzy okresy

ich pulsacji, przyj«to je jako probierz od-

leg¸oæci we Wszechæwiecie i podsta-

w« do wyznaczenia hubblowskiej skali

odleg¸oæci. Dzi«ki pomiarom Hipparco-

sa okaza¸o si«, ýe kilka najbliýszych

cefeid leýy w odleg¸oæci o 20% wi«k-

szej niý dotd sdzono. Oznacza to, ýe

Wszechæwiat rozszerza si« wolniej, a za-

tem jest starszy Ð w ten sposb uda¸o

si« rozwik¸a sprzecznoæ mi«dzy oce-

nami jego wieku opartymi na jasnoæci

odleg¸ych galaktyk i na ich przesuni«-

ciu ku czerwieni.

Majstersztyk rekalibracji? By moýe.

Pomi«dzy pomiarem odleg¸oæci do cefe-

id a okreæleniem odleg¸oæci do gromady

gwiazd leýy d¸ugi ¸aÄcuch teoretycznych

rozwaýaÄ. Nie wszystkie wyniki Hippar-

cosa s jeszcze zrozumia¸e. Nie moýemy

przyj, ýe dobra kalibracja to wszystko,

czego nam potrzeba. Kiedyæ w przysz¸o-

æci we wszystkich d¸ugoæciach fal elek-

tromagnetycznych b«dziemy mieli wy-

starczajce wzorce odleg¸oæci, by da¸o si«

zbudowa nasz mocn podstaw« Ð wiel-

k map« Kosmosu z dok¸adnoæci do mi-

lisekundy. Cierpliwoæci.

od przetwarzania danych. Od samego

pocztku stan«li oni w obliczu powaý-

nego i nieprzewidzianego problemu:

wskutek awarii rakiety Hipparcos nie

znalaz¸ si« na planowanej dla niego or-

bicie geostacjonarnej. Poniewaý tempo

jego obiegu rýni¸o si« od szybkoæci ob-

rotu Ziemi wok¸ w¸asnej osi, jedna sta-

cja naziemna nie mog¸a odbiera prze-

sy¸anych drog radiow wynikw jego

ca¸odziennych obserwacji. Szybko jed-

nak uporano si« z tym k¸opotem: do od-

bioru danych zatrudniono trzy stacje

w rýnych rejonach globu; ostatecznie

uda¸o si« zebra dwie trzecie planowa-

nych danych Ð wspania¸y przyk¸ad uda-

nej ãoperacji ratunkowejÓ w Kosmosie.

Jak to wyglda¸o? Hipparcos obserwo-

wa¸ niebo, obiegajc Ziemi« i obracajc

si« wok¸ osi optycznej swego telesko-

pu. Jeden taki obieg po wyd¸uýonej elip-

tycznej orbicie zajmowa¸ 10 godz. i

pozwala¸ na obserwacj« pasa nieba

szerokoæci jednego stopnia. Rwnocze-

ænie detektory pomocnicze wyszukiwa-

¸y gwiazdy zapisane w katalogu, by

w przybliýeniu okreæli kierunek osi ob-

serwacji i zidentyfikowa obserwowa-

ne gwiazdy. Ich obrazy przechodzi¸y

przez uk¸ad kilku tysi«cy skrzyýowa-

nych szczelin, zostawiajc na przeci«-

ciach elektroniczne ælady rejestrowane

przez uk¸ady satelity jako serie sygna¸w

elektrycznych. Kaýda gwiazda genero-

wa¸a d¸ugie serie impulsw. Podczas

jednego dziesi«ciogodzinnego obiegu

T¸umaczy¸

Maciej Bzowski

å WIAT N AUKI KwiecieÄ 1998 89

Morrison Philip - Gwiezdny kartograf.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: