Šįkart išnagrinėsime galbūt ir nelabai intriguojančią, tačiau aktualią temą, kurios pagrindinius teiginius turėtų žinoti kiekvienas žingeidus šių dienų jaunuolis. Vėlesniuose straipsniuose dėmesį atkreipsiu į neokosmologiją taigi ir į Visatos evoliuciją.

Kiek didelė Visata? Kaip išmatuoti milžiniškus atstumus iki žvaigždžių ir pačių tolimiausių galaktikų? Įprastinių būdų, kuriais atstumai nustatomi Žemėje, jau nebeįmanoma taikyti. Norint sužinoti, kokie yra atstumai iki pačių tolimiausių Visatos pakraščių, reikia susieti sudėtinga samprotavimų grandine atstumus tarp planetų, atstumus tarp žvaigždžių ir pagaliau atstumus tarp galaktikų. Tos grandinės pirmoji grandis – nustatyti atstumus Saulės sistemos ribose. Taigi pradedam!

Iš esmės visi astronominiai būdai atstumams nustatyti pagrįsti ilgio etalonu; tas etalonas yra atstumas nuo Žemės iki Saulės ir vadinamas astronominiu vienetu (a.v.). Anot pirmojo Keplerio dėsnio, Žemė skrieja apie Saulę ne apskritimu, o elipse, todėl atstumas nuo Žemės iki Saulės nepastovus. Astronominis vienetas išreiškiamas vienos iš tos elipsės orbitos ašių ilgiu. Kadangi Žemės orbita mažai nukrypusi nuo apskritimo, tai tikrojo atstumo nuo Žemės iki Saulės nukrypimas nuo 1a.v. nedidesnis kaip 2%. Johanas Kepleris (1571 – 1630), analizuodamas Marso judėjimą, galėjo išreikšti jo atstumą iki Saulės tik atstumo nuo Žemės iki Saulės vienetais. Tais laikais dar nebuvo tiksliai žinota, kiek metrų sudaro vienas a.v. . Reguliariai stebėdamas Marsą ir atlikęs kai kuriuos geometrinius skaičiavimus, Kepleris galėjo palyginti Žemės atstumą nuo Saulės su Marso atstumu nuo Saulės. Jis gavo, jog Marso orbitos spindulys lygus 1,524 a.v. .

Tačiau kaip sužinoti, kiek metrų turi astronominis vienetas? Metodas, naudojamas astronominiam vienetui nustatyti, yra trianguliacijos ir radiolokacijos derinys. Šis metodas geometriškai nesudėtingas tačiau, vengiant galimo straipsnio apsunkinimo matematika, jo plačiau nedėstysiu. Na o tiksliausiai astronominio vieneto išraiškos metrais vertė nustatoma išmatuojant atstumą tarp Žemės ir Veneros (šis atstumas tiksliai buvo išmatuotas 1961m.) radiolokatoriumi su galingu siųstuvu, siunčiančiu nepaprastai trumpus radijo bangų impulsus. Gautoji vertė – trumpiausia trikampio Žemė-Venera-Saulė kraštinė. Tos bangos, sklisdamos kosmine erdve, pasiekia Veneros paviršių; nedidelė atsispindėjusių bangų dalis sugrįžta į Žemę, kur jautrus imtumas jas priima. Įdomumo dėlei verta paminėti, jog imtuvą pasiekia tik apie 10^(-23) pasiųsto į Venerą signalo dalis. Yra žinoma (taip pat tiesiogiai išmatuota), jog radijo bangos sklinda erdvėje greičiu, artimu 3*10^8 m/s. Vadinasi, pažymėjus radijo bangų sklidimo nuo Žemės iki Veneros ir atgal laiką, galima apskaičiuoti atstumą nuo Žemės iki Veneros. Šiais eksperimentais gauta tokia astronominio vieneto vertė:

1 a.v. = ~1,5 *10^11m

O kaip išmatuojami atstumai tarp artimiausių žvaigždžių? Atstumą iki bet kurios žvaigždės būtų labai lengva nustatyti, jeigu visos žvaigždės spinduliuotų vienodą šviesos kiekį. Jei dvi žvaigždės yra vienodo šviesio, tai atrodys, kad jos, būdamos vienodai nutolusios nuo stebėtojo, švies vienodai. Labiau nutolusios žvaigždės regimasis šviesis bus mažesnis. Jeigu taip būtų, tuomet žvaigždės spinduliuojamas šviesos kiekis vienareikšmiškai apspręstų jos atstumą nuo stebėjimo taško. Tada atstumams nustatyti taikytume dėsnį, teigiantį, kad šviesos, krintančios iš taškinio šaltinio į kurį nors paviršių, intensyvumas proporcingas atstumo nuo šviesos šaltinio iki paviršiaus kvadratui.

Deja… žvaigždžių šviesis nevienodas – priešingai, jis krinta plačiose ribose, todėl spindesio matavimų nepakanka atstumams iki žvaigždžių nustatyti. Tačiau šie matavimai kartu su žvaigždžių spinduliavimo spalvos arba šviesos intensyvumo kitimo stebėjimais gali būti labai naudingi, nustatant atstumus iki žvaigždžių.

Iš esmės yra tik vienas tiesioginis atstumams iki žvaigždžių matuoti metodas – trianguliacinis, arba paralakso, metodas. Jeigu žvaigždė yra santykinai arti Saulės sistemos, tai jos padėtis labai tolimų žvaigždžių fone, nors ir nedaug, priklausys nuo Žemės padėties orbitoje. Žvaigždės padėties poslinkis bus didžiausias, kai jį matuosime 6 mėnesių intervalu, Žemei esant priešinguose savo orbitos taškuose. Kaip pavaizduota piešinėlyje, Šitaip matuojant nustatomas kampas, vadinamas žvaigždės paralaksu (delta). Tada atstumas iki žvaigždės lygus bazės ilgiui (t.y. 1a.v. orbitos spinduliui), padalytam iš paralakso, išreikšto radianais.

Vis dėlto keletą matematinių išraiškų teks parašyti. Kadangi astronominis paralaksas paprastai būna mažesnis nei vienas laipsnis, jis reiškiamas sekundėmis. Vartojant perskaičiavimo rodiklį 1 laipsnis = 3600’’ = 0,01745rad. Naudojantis nesunkiai suprantama sinusų teorema, galima atstumą iki žvaigždės, kurios paralaksas delta, išreikšti šitaip:

r = (3600’’/0,01745rad) * (1a.v./delta) = (206 265/ delta)a.v.

čia delta reiškiamas lanko sekundėmis. Vadinasi, jei žvaigždės paralaksas lygus 1’’, tai ji yra nutolusi nuo Žemės 206 265a.v. . Kadangi nė vienos žvaigždės paralaksas ne didesnis kaip 1’’, tai galima daryti išvadą, kad atstumai iki visų žvaigždžių didesni kaip 206 265a.v. . Todėl, kalbant apie žvaigždžių atstumus, prasminga padidinti ilgio etaloną. Nauju ilgio etalonu buvo pasirinkti būtent 206 265a.v.; šis vienetas vadinamas parseku (paralaksas, lygus vieno lanko sekundei). Dabar žvaigždžių atstumų formulė paprastesnė:

r = 1/delta ;

čia r matuojamas parsekais (pc), o delta – lanko sekundėmis. Būtų galima parseką išreikšti metrais, bet šis dydis būtų toks didelis, jog vargiai suprastume, kiek daug jis didelis.

Kitas dažnai naudojamas vienetas žvaigždžių atstumams matuoti yra šviesmetis. Jis lygus keliui, kurį šviesa nueina per vienerius metus. 1pc = 3,26 šviesmečio.

Paralakso metodu galima išmatuoti ne visų žvaigždžių atstumus, nes tolimų žvaigždžių paralaksas labai mažas. Šiuolaikine aparatūra galima išmatuoti paralaksus, lygius 0,005’’, bet jei matavimai turi būti atlikti iki 10% tikslumu, tai mažiausias paralaksas, kurį dar galima išmatuoti, yra apie 0,05’’. Maždaug 700 žvaigždžių yra taip arti, kad jų paralaksas išmatuotas 10% ir didesniu tikslumu.

Kelerių žvaigždžių atstumai iki Žemės:
Centauro Alfa ir Centauro Proksima maždaug 1,3pc ~ 4,3šm.
Sirijus – 2,6pc ~ 8,5šm.
Šiaurinė žvaigždė – 122,7pc ~ 400šm.

Dar didesniems atstumams matuoti naudojami visai kitokie metodai. Pradedama remtis ir santykiniu žvaigždžių judėjimu. Daug prirašyti dar būtų galima, bet šįkart informacijos tikrai nemažai, tad tuo ir baigsiu.