by Όλοι λίγο σε πολλοί γνωρίσαμε αυτές τις μέρες το νέο θαύμα της τεχνολογίας, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Web. Ας προσθέσω και γω λίγα σαν ερασιτέχνης αστρονόμος απο τη σκοπιά της παρατηρησιακής αστρονομίας και της φυσικής.
Το James Web έχει πρωτεύον κάτοπτρο διαμέτρου D = 6,5 m έναντι 2,4 m του Hubble. Αυτό σημαίνει 7,3 φορές μεγαλύτερη φωτοσυλεκτική επιφάνεια απο το Hubble. Αστέρια μόλις ορατά με γυμνό οφθαλμό θεωρητικά έχουν φαινόμενο μέγεθος m = 6. To Hubble έβλεπε αντικείμενα μέχρι m = 30 που σημαίνει 2,51230-6 = 4 δις πιο αμυδρά από αυτά που βλέπουμε με γυμνό οφθαλμό. Το James Web θα βλέπει μέχρι m = 34 που σημαίνει αντικείμενα 1 τρις φορές πιο αμυδρά απο αυτά που βλέπουμε με γυμνό οφθαλμό.
Ένα βασικό μέγεθος για τα τηλεσκόπια είναι η διακριτική τους ικανότητα δ, η ικανότητα δηλαδή να διακρίνουν 2 αντικείμενα σαν διαφορετικά. Η διακριτική ικανότητα των τηλεσκοπίων δίνεται από την εξίσωση δ = (206265χ1,22χλ/D)΄΄ και για μήκη κύματος στο εγγύς υπέρυθρο πχ λ = 1000 nm = 10-6 m προκύπτει η εξαιρετική ανάλυση δ = 0,04΄΄ .
Το τηλεσκόπιο, αντίθετα με το Hubble που παρατηρούσε κυρίως στο ορατό, θα παρατηρεί απο το πορτοκαλί έως και το μέσο υπέρυθρο. Ό λόγος είναι ότι θέλουμε να εισχωρήσει βαθειά στο χρόνο κοντά στη big bang και να ρίξει φως στους σκοτεινούς αιώνες του σύμπαντος πρίν τον ιονισμό και την ακτινοβία. Οι γαλαξίες και τα Quasar αυτής της περιόδου όμως βρίσκονται σε τεράστιες αποστάσεις με σχετικιστικές ταχύτητες και άρα μεγάλες ερυθρές μετατοπίσεις προς το υπέρυθρο τμήμα του H/M φάσματος. Το τηλεσκόπιο φέρει σκίαστρο ώστε να απομακρύνει το φως του ήλιου απο τα οπτικά του ώστε αυτά να διατηρούνται σε θερμοκρασίες περί τους -230 0C . Η πολύ χαμηλή θερμοκρασία αποκλύει την περίπτωση “θορύβου” την καταγραφή δηλαδή έστω και ελάχιστης υπέρυθρης απο γειτονικά αντικείμενα.
Το τηλεσκόπιο σε 25 μέρες θα φτάσει στο σημείο Lagrange L2 και θα μπεί σε μικρή τροχιά γύρω του περιόδου 6 μηνών με ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας γιατί βρίσκεται σε σχεδόν μηδενικό βαρυτικό πεδίο. Ο λόγος της μικρής αυτής κίνησης είναι ότι το L2 είναι σημείο ασταθούς ισορροπίας και αν το τηλεσκόπιο τοποθετούνταν χωρίς ταχύτητα στο σημείο σύντομα θα έβγαινε απο την τροχιά του. Στο L2 το τηλεσκόπιο θα έχει 24ωρη λειτουργία χωρίς τον όγκο της γης μπροστά του και ιδανικές συνθήκες παρατήρησης και επικοινωνίας με τη γη. Παρακάτω βλέπουμε έναν απο τους πολλούς αλλά πιο σύντομο υπολογισμό της θέσης του L2 . Επιλέγω αυστηρά τον ορισμό με χρήση της φυγόκεντρης ώστε να είναι η συνισταμένη δύναμη μηδέν.
Στο παρακάτω σχήμα βλέπουμε τα 5 σημεία Lagrange του συστήματος γη – ήλιος.
Στο L1 τοποθετούνται κυρίως ηλιακά παρατηρητήρια όπως το DSCOVR και το SOHO, προκειμένου να καταγράφουν τον ηλιακό άνεμο πριν αυτός φτάσει στη γη και να προβλέπουμε στο μέτρο του δυνατού τον διαστημικό καιρό(γεωμαγνητικές καταιγίδες). Στο L2 έχουν τοποθετηθεί οι δορυφόροι καταγραφής της ανισοτροπίας που παρουσιάζει η διοαχυτη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου WMAP και PLANK.
Τελειώνω με μία παρανόηση. Τα σημεία Lagrange L1 και L2 του συστήματος γης – σελήνης αναφέρονται στη σφαίρα Hill της σελήνης(μικρότερο σώμα), επομένως καμία σχέση δεν έχει το L1 με τα σημεία των γεωστατικών τεχνητών δορυφόρων της γης. Στην εξίσωση που βρήκαμε για το L2 παραπάνω αντικαθιστούμε Mσελ όπου μάζα γης και μάζα γης όπου μαζα ήλιου , έτσι προκύπτει 65000 km απο την επιφάνεια της σελήνης όπου θα τοποθετηθει διαστημικός σταθμός προθάλαμος για τη σελήνη.
ΑΡΗΣ ΡΑΜΑΝΤΑΣ, ΦΥΣΙΚΟΣ – ΕΡΑΣΙΤΕΧΝΗΣ ΑΣΤΡΟΝΟΜΟΣ – ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ
Καλώς ήρθες Άρη.
Χαίρομαι που σε βλέπω στην παρέα μας και καλή αρχή στις αναρτήσεις σου, με θέματα που ξέρω ότι τα γνωρίζεις καλά και σου αρέσουν.
Χρόνια Πολλά!
Καλώς σας βρήκα.
Καλώς ήρθες κι από μένα Άρη.
Καλές αναρτήσεις.
Καλή Χρονιά με Υγεία να έχεις.
Καλημέρα Πρόδρομε. Καλή χρονιά.
Καλημέρα Άρη και χρόνια πολλά. Καλώς ήλθες στο Υλικό.
Πολύ ενδιαφέροντα τα στοιχεία που μας παρέθεσες. Έχει γίνει και μια ωραία συζήτηση ΕΔΩ για το θέμα.
Κάποιες παρατηρήσεις.
α) Γράφεις: “…το σημείο Lagrange L2 και θα μπει σε μικρή τροχιά γύρω του…”
Η ακτίνα αυτής της τροχιάς είναι 800.000km. Μπορεί να χαρακτηριστεί “μικρή”;
β) Γράφεις:”μάζα ήλιου 33.000 φορές μεγαλύτερη της μάζας Γης”. Στην άσκησή μου έχω χρησιμοποιήσει MΗ = 333.000ΜΓ
γ) Από τη στιγμή που επιλέγουμε να μελετήσουμε το θέμα με δυνάμεις αδρανείας, δεν πρέπει να γίνει και αναφορά στη δύναμη Coriollis, ας είναι πολύ μικρή;
Γεια σου Ανδρέα. Kαλώς σας βρήκα. Άλλωστε σας παρακολουθούσα όσο μπορούσα γιατί τον Μάργαρη τον ξέρω πολύ καλά εδω και ν χρόνια( γειά σου Σάκη). Τα 5 χρόνια σαν συνταξιούχος ασχολούμαι εντατικά με ερασιτεχνική αστρονομία και συγγραφή βιβλίων αστρονομίας, αν λάβεις υπόψη σου ότι είμαι και μεγαλοαγρότης οι συνθήκες δεν μου επέτρεπαν να ασχολούμαι με φυσική λυκείου η οποία άλλωστε πάντα μου προκαλούσε τουλάχιστον αδιαφορία και τη δίδασκα επειδή είχα χρεος απέναντι στους μαθητές, όπως φαντάζομαι όλοι μας. Θυμήθηκα λοιπόν το φίλο μου το Σάκη τώρα που είδα ότι κάτι πάει να γίνει στη φυσική που προσεγγίζει την ενασχόλησή μου με την αστρονομία , όπως σχετικότητα , φασματοσκοπία ,καθιερωμένο πρότυπο , κοσμολογία κλπ.
Διάβασα με ενδιαφέρον το άθρο σου και τα σχόλια, παρατηρώντας ότι πραγματικά γίνεται ένας επικοδομητικός διάλογος. Πράγματι αντί για μικρότερη τροχιά έγραψα μικρή , γιατι το 1/4 της συνολικής δεν το λες μικρή. Και ναι ο δαίμων του τυπογραφίου(καλή δικαιολογία ε;) έφαγε ένα μηδενικό απο τη σχέση μαζών ήλιου και γης. Tην coriolis έστω και μικρή όταν συζητάμε μεταξύ μας καλό είναι να την αναφέρουμε και μακάρι να μπεί και στο λύκειο μπάς και καταλλάβουν τι είναι τέλος πάντων το περίφημο εκρεμές Φουκώ που έγινε και διήγημα.
Τώρα όσον αφορά την αιτία της κίνησης του τηλεσκοπίου γύρω απο το L2 απάντησε ένας συνάδελφος Άρης και αυτός στην ανάρτησή σου , κάτι γράφω και γω αλλά το προσπέρασα ως μη σοβαρό(κακως). Στην τροχιά γύρω απο το L2 το συνολικό βαρυτικό πεδίο είναι πολύ μικρό(κάπου είχα βρεί και δυναμικές γραμμές αλλά δε θυμάμαι), έτσι η περιφορά γίνεται με ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας. Δε χρειάζονται δυνάμεις κλπ. Στο σχολείο μπορούμε να μιλήσουμε για τα σημεία Lagrange με τη κεντρομόλο βέβαια, τώρα για τον υπολογισμό της απόστασης δεν ξέρω αν μπορούν να κατανοήσουν την προσέγγιση που χρησιμοποιώ εγω ή καποιες άλλες που κυκλοφορουν, όμως την ουσία των σημείων και ΚΥΡΙΩΣ συζήτηση για το τι περιμένουμε απο James Web(μέχρι και για εξωγήινους θα ψάξει) πρέπει να γίνει και αυτό που γράφω για το L1 γης – σελήνης γιατί σύντομα θα μπεί διαστημικός σταθμός εκεί. Όμως το L1 αυτό επειδή παίζει και ο ήλιος είναιο λιγο μπέρδεμα ως προς τον υπολογισμό.
Σε ζάλισα αν και δεν είμαι πολυλογάς. Καλή χρονιά να έχουμε..
Καλησπέρα Άρη. Μου φαίνεται πολύ ωραία ασχολία για μετά τη σύνταξη η αστρονομία. Σίγουρα βοηθάει το μυαλό να παραμένει σε φόρμα.
Για το θέμα τώρα, οι δυνάμεις που δέχεται το τηλεσκόπιο είναι όντως πολύ μικρές. Με το νόμο της παγκόσμιας έλξης, μου βγαίνει για μάζα περίπου 6 τόνους, Fηλ = 34,6Ν και Fγης = 1 .10^-4Ν, άρα πρακτικά δρα μόνο ο Ήλιος.
Να είσαι καλά!