A3-PROJ-16

1. Ερευνητική Εργασία 2015 - 2016
Τμήμα : Α΄3
Υπεύθυνος Προγράμματος: Κ. Παπαηλίου
Μαθητές και ατομικά θέματα :
Χριστίνα Φωκά : Σύμπαν
Ελευθερία Χατζηδημητρίου : NASA
Ευαγγελία Ψαρουδάκη : Άρης
Γάσπαρης Συρίγος : Ερμής
Γιάννης Στέφανος : Δίας
Χρίστος Σιαπλαούρας Αρμύρας : Ήλιος

2. Τι είναι σύμπαν και τι περιέχεται σε αυτό;
Σύμπαν ονομάζουμε το σύνολο όλης της ύπαρξης , του
παρελθόντος , του παρόντος , και του μέλλοντος.
Σύμφωνα με την επιστήμη , το σύμπαν αφορά το
χωροχρονικό συνεχές , στο οποίο περιλαμβάνεται
το σύνολο της ύλης. Σε αυτό περιέχονται πλανήτες ,
αστέρια , μαύρες τρύπες , γαλαξίες , κομήτες.

3. Τι είναι ο ήλιος
• Ο ήλιος είναι ο αστέρας του ηλιακού μας συστήματος, είναι δε το
λαμπρότερο σώμα του ουρανού. Η φωτεινότητά του είναι τέτοια
ώστε κατά την διάρκεια της ημέρας, όταν είναι πάνω από τον
ορίζοντα, να μην επιτρέπει λόγω της έντονης διάχυσης του φωτός
σε άλλα ουράνια σώματα να εμφανίζονται (με εξαίρεση την
Σελήνη και σπανιότερα την Αφροδίτη). Σύμφωνα με την αρχαία
ελληνική μυθολογία, υπήρξε γιος του Τιτάνα Υπερίωνος (κατά
τους Όμηρο, Ησίοδο). Φοίβος, φωτοβόλος δηλαδή, ήταν η
προσωνυμία του Ηλίου, η ίδια με του θεού Απόλλωνα. Κατά την
εξέλιξη του αρχαίου Ελληνικού πολιτισμού, οι ηλιακές ιδιότητες
αποδόθηκαν στον θεό Απόλλωνα. Στη σύγχρονη εποχή
γνωρίζουμε πως ο Ήλιος είναι το κοντινότερο στην Γη άστρο. Η
σημασία του Ήλιου στην εξέλιξη και την διατήρηση της ζωής στην
Γη είναι καίρια, καθώς με τη θεμελιώδη διαδικασία της
φωτοσύνθεσης προσφέρει την απαραίτητη ενέργεια για την
ανάπτυξη των ζωντανών οργανισμών, και διατηρεί την
επιφανειακή θερμοκρασία της Γης σε ανεκτά για τη ζωή επίπεδα.

4. Χαρακτηριστικά του ήλιου
• Ο Ήλιος είναι ένας αστέρας της Κύριας Ακολουθίας,
φασματικού τύπου G2 V, έχει δηλαδή μεγαλύτερη μάζα και
θερμοκρασία απ΄ ότι ένα μέσο αστέρι αλλά σημαντικά
μικρότερα από έναν μπλε γίγαντα. Ο χρόνος ζωής ενός
αστέρα G2 της Κύριας Ακολουθίας είναι περί τα 10
δισεκατομμύρια έτη· η ηλικία του Ηλίου εκτιμάται στα 5
δισεκατομμύρια. Ο Ήλιος ακολουθεί μία τροχιά περί τον
Γαλαξία μας σε μία απόσταση 25.000 με 28.000 έτη φωτός
από το κέντρο του Γαλαξία, ολοκληρώνοντας μία περιφορά
σε 226 εκατομμύρια έτη περίπου. Γύρω από τον `Ήλιο
έχουν τις τροχιές του οι 8 γνωστοί πλανήτες (η Γη είναι ο
τρίτος πλανήτης από τον `Ήλιο) με τους δορυφόρους τους,
καθώς και άλλα σώματα όπως αστεροειδείς και κομήτες,
αυτό που καλούμε Ηλιακό Σύστημα.

5. Ποια είναι η μορφή του ήλιου
• Το σχήμα του Ηλίου, μετά από
επιμελημένες μετρήσεις έδειξαν ότι
είναι σχεδόν μία τέλεια σφαίρα με
μέση διάμετρο 1.392.000 km (109
γήινες διάμετροι) με μία πλάτυνση περί
τα 9 εκατομμυριοστά, η οποία
οφείλεται κυρίως στη βαρύτητα του
πλανήτη Δία.

6. Απόσταση
• Αυτή η μεταβολή της φαινομένης διαμέτρου
αποδεικνύει ότι η Γη δεν περιστρέφεται περί
τον Ήλιο σε κυκλική τροχιά αλλά σε
ελλειπτική σε τρόπο ώστε την 1η Ιανουαρίου
η απόσταση από τη γη να λαμβάνει την
ελάχιστη τιμή των 147.100.000 χλμ (km) και
τη 2α Ιουλίου τη μέγιστη τιμή των
152.100.000 χλμ (km). Συνεπώς η μέση τιμή
απόστασης είναι 149.504.312 km.

7. Λαμπρότητα του ήλιου
• Μετρήσεις λαμπρότητας του Ήλιου έδειξαν ότι αυτός είναι
12 Χ 1010 φορές λαμπρότερος από αστέρα α΄ μεγέθους και
κατά 23 Χ 107 φορές λαμπρότερος του φωτός όλων των
αστέρων μαζί. Γι΄ αυτό άλλωστε κατά την ημέρα τους
αποκρύπτει. Τέλος σε σχέση με την Πανσέληνο είναι κατά
56 Χ 104 φορές λαμπρότερος εκείνης.
Παρατηρούμενος ο Ήλιος με τηλεσκόπιο δεν φαίνεται
ομοιόμορφα φωτεινός σε όλη την έκταση του δίσκου του,
αλλά λαμπρότερος στο κέντρο του και αμυδρότερος στη
περιφέρεια του δίσκου του, (όπως και στην παρακείμενη
εικόνα του, στον ενδεικτικό πίνακα). Αυτό μαρτυρεί ότι η
ηλιακή σφαίρα περιβάλλεται από ατμόσφαιρα που
απορροφά το φως του.

8. Περιστροφή του ήλιου
• Η πλήρης σφαιρικότητα του Ήλιου εξηγείται από τη
βραδεία του περιστροφή. Πράγματι τόσο κατά την οπτική
όσο και την φασματοσκοπική εξέταση η ηλιακή σφαίρα
περιστρέφεται στον άξονά της εκ δυσμών προς ανατολάς
και ο απαιτούμενος χρόνος περιστροφής, κατά μέσον όρο
φθάνει τις 25 ημέρες και 23 λεπτά (γήινου χρόνου). Ο
χρόνος όμως αυτός δεν είναι σταθερός σε όλα τα σημεία
της επιφάνειάς του. Έτσι στη περιοχή του ηλιακού
ισημερινού περιορίζεται στις 24 ημέρες και 15 ώρες, ενώ σε
απόσταση 45° από αυτόν τον ισημερινό φθάνει τις 28,5
ημέρες περίπου ενώ στους πόλους παρατηρείται ακόμη
μεγαλύτερος.
• Η αύξηση της διάρκειας της περιστροφής από τον
ισημερινό στους πόλους αποδεικνύει ότι η ηλιακή σφαίρα
δεν είναι στερεό σώμα αλλά ρευστό.

9. Σύσταση του ήλιου
• Ο Ήλιος αποτελείται κατά 74% από υδρογόνο, κατά 25% από ήλιο και
1% από άλλα στοιχεία. Το υδρογόνο αποτελεί το κύριο καύσιμο για τις
θερμοπυρηνικές αντιδράσεις που παράγουν την ενέργεια που
ακτινοβολεί, ενώ το ήλιο προέρχεται κυρίως από τα προϊόντα της
πυρηνικής σύντηξης του υδρογόνου.
• Ο Ήλιος δεν έχει σαφή επιφάνεια όπως έχουν οι γήινοι πλανήτες. Η
πυκνότητα των αερίων μειώνεται σε συνάρτηση με την ακτίνα του
Ηλίου με ένα νόμο αντιστρόφου τετραγώνου. Η ακτίνα του Ηλίου
μετριέται από το κέντρο του άστρου έως τη φωτόσφαιρα, έξω από την
οποία δεν λαμβάνει χώρα η πυρηνική σύντηξη.
• Το παράξενο στη διαδικασία αυτή είναι ότι τα 4 μεμονωμένα άτομα
υδρογόνου ζυγίζουν περισσότερο, πριν τη συγχώνευση, από ένα άτομο
ηλίου που δημιουργήθηκε με τη συγχώνευση. Τι έγινε η υπόλοιπη
μάζα; Απλούστατα, μετατράπηκε σε ενέργεια, όπως πρόβλεψε ο
Αλβέρτος Αϊνστάιν στη περίφημη εξίσωσή του
• Ε=mc2
• Δηλαδή η ενέργεια (που εκπέμπεται) είναι ίση με το γινόμενο της μάζας
(που λείπει) επί το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός. Ποιο απλά,
ελάχιστη μάζα παρέχει τεράστια ενέργεια.

10. Η ενέργεια του ήλιου
• Ο Ήλιος δεν είναι τίποτε άλλο παρά μια τεράστια σφαίρα από διάφορα αέρια
κυρίαρχα των οποίων είναι το υδρογόνο και το ήλιο. Η θερμοκρασία που
επικρατεί στον Ήλιο είναι τόσο μεγάλη ώστε να εξαερώνονται ακόμη και τα
μέταλλα. Η ποσότητα ενέργειας που παράγεται είναι απίστευτη. Έχει
προσδιοριστεί πως σε κάθε δευτερόλεπτο ο Ήλιος εκπέμπει τόση ενέργεια
όση θα έδινε μια έκρηξη 4 δισεκατομμυρίων βομβών υδρογόνου των 100
μεγατόνων η κάθε μία! Δηλαδή κάπου με μερικές εκατοντάδες
δισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων κιλοβατώρες! (Συγκριτικά αν αυτό το
χρέωνε η ΔΕΗ θα έπρεπε ο ελληνικός λαός να πληρώνει τον ετήσιο
προϋπολογισμό της Ελλάδας για 10.000 τρισεκατομμύρια χρόνια!). Και όλα
αυτά για ένα μόνο δευτερόλεπτο, ενώ ο Ήλιος εκπέμπει εδώ και 5
δισεκατομμύρια χρόνια και θα συνεχίσει τουλάχιστον για άλλα τόσα.
• Κύριο και εύλογο ερώτημα είναι το πως ο Ήλιος παράγει και ακτινοβολεί
τόση ενέργεια. Την απάντηση μας τη δίνουν οι ανακαλύψεις του τελευταίου
αιώνα, ότι τα άτομα αποτελούνται από πρωτόνια (σωματίδια με θετικό
ηλεκτρικό φορτίο), από νετρόνια (χωρίς κανένα φορτίο) που αποτελούν μαζί
τον πυρήνα του ατόμου και από τα μικροσκοπικά ηλεκτρόνια (με αρνητικό
φορτίο) που κινούνται σε τροχιές γύρω από τον πυρήνα.

11. Το κέντρο του ήλιου
• Όπως αναφέρθηκε παραπάνω κάθε δευτερόλεπτο που
περνάει περίπου 655 εκατομμύρια τόνοι υδρογόνου (από
τη μάζα του ήλιου) μετατρέπονται σε 650 εκατομμύρια
τόνοι ηλίου He (που συνεχίζουν να αποτελούν μάζα του
Ήλιου). Από τη διαφορά αυτή 4,6 εκατομμύρια τόνοι
μετατρέπονται σε ενέργεια.
Η θερμοκρασία που επικρατεί στο κέντρο του Ήλιου φθάνει
τους 20 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Σε τέτοια
θερμοκρασία είναι προφανές ότι τα άτομα έχουν χάσει τα
ηλεκτρόνιά τους, βρίσκονται δηλαδή ιονισμένα και η
κατάσταση της ύλης δεν είναι ούτε στερεά, ούτε υγρά, ούτε
και αέρια, αλλά βρίσκεται σε μιά άλλη κατάσταση,
ηλεκτρικά ουδέτερη, που καλείται πλάσμα.

12. Θερμοπυρηνικές αντιδράσεις
• Υπό αυτές τις συνθήκες ο Ήλιος είναι ένας τεράστιος
θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας που μετατρέπει το υδρογόνο
σε ήλιο. Και μάλιστα στη διάρκεια αυτή της διαδικασίας σε
κάθε δευτερόλεπτο μετατρέπει σε ενέργεια 4,6 εκατομμύρια
τόνους από τη μάζα του. Παρόλο όμως που χάνει τόση μάζα,
είναι τόσο πολύ τεράστιος που και δισεκατομμύρια χρόνια να
περάσουν θά χάσει μόλις το ένα εκατοστό της μάζας του.
• Όλα τα άστρα στον ουρανό ακτινοβολούν ενέργεια με τον ίδιο
τρόπο έστω κι αν είναι μικρότερα ή μεγαλύτερα ή θερμότερα.
• Το γενικό υπόβαθρο της εσωτερικής δομής των άστρων γενικά
οφείλεται στον Άγγλο φυσικό αστρονόμο Άρθουρ Έντιγκτον
(1882-1944) και πολύ πριν ανακαλυφθεί η πηγή ενέργειας των
άστρων. Ο Έντιγκτον είχε περιγράψει τη κατάσταση που
επικρατεί στη καρδιά των άστρων.

13. Ο θάνατος του ήλιου
• Η μάζα του Ηλίου δεν είναι τέτοια ώστε να τον οδηγήσει σε
κατάσταση καινοφανούς ή υπερκαινοφανούς (Nova /
Supernova). Ωστόσο εκτιμάται πως σε 4 με 5 δισεκατομμύρια έτη,
με την εξάντληση των αποθεμάτων υδρογόνου και τη
μεταστοιχείωσή τους σε ήλιο και κατόπιν σε βαρύτερα στοιχεία,
θα αρχίσει να διαστέλλεται σχηματίζοντας έναν κόκκινο γίγαντα.
Αυτό θα συμβεί διότι η πίεση από την σύντηξη των βαρύτερων
στοιχείων είναι μεγαλύτερη από την αντίστοιχη του υδρογόνου,
έτσι για να εξισορροπηθεί με την βαρύτητα θα μεγαλώσει ο
όγκος του Ηλίου.
• Αν και είναι πιθανόν η έκταση του κόκκινου γίγαντα να περιέχει
την τροχιά της Γης, πρόσφατες έρευνες υποστηρίζουν πως η
διαδικασία επέκτασης σε κόκκινο γίγαντα θα προωθήσει τη Γη σε
απομακρυσμένη τροχιά, αποτρέποντας την εξάχνωσή της. Μετά
τη φάση του κόκκινου γίγαντα, ο Ήλιος θα γίνει ένας άσπρος
νάνος, ο οποίος θα ψύχεται για τα επόμενα 5 δισεκατομμύρια
έτη.
•

14. Άρης
• Ο Πλανήτης Άρης είναι ο τέταρτος (4ος) σε
απόσταση από τον Ήλιο πλανήτης του
Ηλιακού μας Συστήματος (Η/Σ) και ο
δεύτερος πλησιέστερος στη Γη, και ο
έβδομος σε μέγεθος και μάζα του Η/Σ.
Λέγεται συχνά και «ερυθρός πλανήτης»
εξαιτίας του ερυθρού χρώματος που
παρουσιάζει και οφείλεται στο τριοξείδιο
του σιδήρου (Fe2O3) στην επιφάνειά του.

15. Χαρακτηριστικά του Άρη
• O Πλανήτης Άρης είναι ένας «γήινος
πλανήτης» με λεπτή ατμόσφαιρα, με
επιφάνεια που συνδυάζει τους κρατήρες
σύγκρουσης της Σελήνης και τα ηφαίστεια,
τις κοιλάδες , τις ερήμους και τα πολικά
παγοκαλύμματα της Γης . Φαίνεται ακόμη
να έχει περιοδικά επαναλαμβανόμενες
«εποχές».

16. Επιφάνεια του Άρη
• Ο Πλανήτης Άρης διαθέτει ακόμη το Όρος
Όλυμπος, το ψηλότερο γνωστό όρος στο Ηλιακό
μας Σύστημα και την Κοιλάδα Μαρινέρις, τη
μεγαλύτερη κοιλάδα. Το βαθύπεδο Βορεάλις
που βρίσκεται στο βόρειο ημισφαίριο του
πλανήτη , καλύπτει το 40% της επιφάνειάς του
και αποτελεί το υπόλειμμα μιας γιγάντιας
σύγκρουσης

17. Πιθανότητα ύπαρξης ζωής στον Άρη
• Ο πλανήτης Άρης ήταν όπως η Γη, που όμως η
ατμόσφαιρά του χάθηκε λόγω κάποιας ηλιακής
καταιγίδας. Υπάρχουν ήδη μετρήσεις που δείχνουν
ότι κάποτε στον κόκκινο πλανήτη υπήρξαν πυρηνικά
περιστατικά. Αυτό αναγκαστικά σημαίνει ότι σε ένα
απώτατο παρελθόν, υπήρξαν στον πλανήτη Άρη
ικανές συνθήκες διαβίωσης κάποιου πολιτισμού που
σε κάποια φάση της ζωής του ανακάλυψε τα
πυρηνικά. Τα πλάσματα του πολιτισμού αυτού δεν
έμεναν σε σπηλιές, αλλά σε κατοικίες και άρα είχαν
την ικανότητα και την δυνατότητα να χτίζουν
οικοδομήματα.

18. Ερμής
• Ο Ερμής είναι ο πλανήτης που βρίσκεται πιο
κοντά στον Ήλιο από όλους. Μικρός και
ευέλικτος κινείται πολύ γρήγορα γι? αυτό
άλλωστε και πήρε το όνομα του ταχύτατου
αγγελιοφόρου των Ολυμπίων Θεών των
αρχαίων Ελλήνων. Είναι ο δεύτερος μικρότερος
πλανήτης, μετά τον Πλούτωνα ( ή ο μικρότερος
σύμφωνα με την τελευταία απόφαση των
αστρονόμων να μην συμπεριλάβουν τον
Πλούτωνα στους πλανήτες) και οι πληροφορίες
μας για αυτόν είναι περιορισμένες.

19. Μέγεθος του Ερμή.
• Ο Ερμής είναι ένας πολύ μικρός πλανήτης, μόλις λίγο μεγαλύτερος από την
Σελήνη. Έχει μία πολύ αραιή ατμόσφαιρα η οποία αποτελείται κυρίως από
ήλιον και οξυγόνο. Πιστεύεται πως το ήλιον που υπάρχει στον Ερμή, έχει
παγιδευτεί στο μικρό βαρυτικό του πεδίο έχοντας φτάσει εκεί με τον ηλιακό
άνεμο. Ο Ερμής, περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του σε περίπου 59
γήινες ημέρες ενώ κάνει μία πλήρη περιστροφή γύρω από τον ήλιο σε μόλις
88 ημέρες. Εξαιτίας της μικρής απόστασής του από τον Ήλιο αλλά και της
αραιής του ατμόσφαιρας, παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις στην
επιφανειακή του θερμοκρασία μεταξύ ημέρας (μέγιστο κοντά στον ήλιο 430
βαθμούς C) και νύχτας (ελάχιστο -180 βαθμούς C). Ακόμη, οι πόλοι όπου το
ηλιακό φως δεν φτάνει ποτέ είναι μόνιμα παγωμένοι (η σύνθεση του πάγου
παραμένει άγνωστη μέχρι σήμερα). Εξαιτίας της αραιής ατμόσφαιρας, στον
Ερμή όπως και στην Σελήνη επικρατεί ένα τοπίο με πολλούς κρατήρες, από
τις πτώσεις μετεωριτών στην επιφάνειά του.

20. Ορατότητα του Ερμή
• Ο Ερμής είναι συχνά ορατός με το γυμνό
μάτι από την Γη αλλά καλύτερα μπορούμε
να τον παρατηρήσουμε με κιάλια ή
τηλεσκόπιο, ενώ ακόμη και έτσι δεν θα
μπορέσουμε να παρατηρήσουμε την δομή
του. Είναι πάντα κοντά στον ήλιο έτσι είναι
συνήθως ορατός στη ζώνη του λυκόφωτος,
λίγο πριν ανατείλει ή λίγο αφού δύσει ο
ήλιος.

21. Τροχιά και μαγνητικό πεδίο του Ερμή
• Τα μεγαλύτερα μυστήρια και άγνωστα μέχρι σήμερα που αφορούν τον
Ερμή, σχετίζονται με την τροχιά του αλλά και με το μαγνητικό του
πεδίο. Ο Ερμής κινείτε σε μία ελλειπτική τροχιά γύρω από τον ήλιο, σε
αντίθεση με τους άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος. Ή
μικρότερη απόστασή του από τον Ήλιο φτάνει τα 46 εκατομμύρια
χιλιόμετρα, ενώ η μεγαλύτερη τα 70 (επιφανειακή θερμοκρασία
ημέρας 280 και 430 βαθμούς Κελσίου αντίστοιχα). Το γιατί ο Ερμής
ακολουθεί μία τέτοια τροχιά δεν είναι ακόμη βέβαιο. Πιθανολογείται
πως οφείλεται είτε σε μία πρόσκρουση πάνω του ενός μεγάλου
ουράνιου σώματος είτε στην βαρυτική επίδραση πάνω του κάποιου
σώματος που πέρασε από κοντά του. Το δεύτερο μυστήριο, σχετίζεται
το μαγνητικό πεδίο που εμφανίζει. Ο Ερμής έχει ένα μικρό μαγνητικό
πεδίο, περίπου ίσο με το ένα χιλιοστό του γήινου, ενώ σύμφωνα με του
επιστήμονες δεν θα έπρεπε να το έχει (σύμφωνα μάλιστα με
αστρονόμους, δεν θα έπρεπε να υπήρχε καν ο πλανήτης Ερμής). Το
μαγνητικό πεδίο σε έναν πλανήτη δημιουργείτε όταν στο εσωτερικό
του υπάρχει ρευστοποιημένο υλικό το οποίο είναι ηλεκτρικά αγώγιμο.
Ο Ερμής όμως, έχει έναν συμπαγή πυρήνα από σίδηρο και νικέλιο, ο
οποίος μάλιστα είναι κατά πολύ μεγαλύτερος του αναμενόμενου και
καταλαμβάνει το 40% περίπου του όγκου του την στιγμή που ο
πυρήνας της Γης καταλαμβάνει μόλις το 17% του όγκου της.

22. Πληροφορίες για τον Ερμή
• Οι πληροφορίες που έχουμε για τον Ερμή προέρχονται κυρίως από την
μοναδική ερευνητική αποστολή που έχει επισκεφτεί τον πλανήτη μέχρι σήμερα.
Ήταν το 1974 όταν η (μη επανδρωμένη φυσικά) συσκευή mariner 10 της nasa
επισκέφτηκε τον πλανήτη και έστειλε πίσω περίπου 2000 φωτογραφίες αλλά
και άλλα δεδομένα τα οποία αφενός μας έδωσαν μία εικόνα για τον πλανήτη
αφετέρου όμως προβλημάτισαν τους αστρονόμους και έδωσαν ώθηση στην
δημιουργία μια νέας πιο σύγχρονης αποστολής. Έτσι το 2004 από το ακρωτήρι
Canaveral, η nasa εκτόξευσε το διαστημικό όχημα messenger. Το όχημα αυτό
επέστρεψε το 2005 στην Γη για να πάρει ώθηση περιστρεφόμενη σε τροχιά
γύρω της και το 2007 έκανε το ίδιο και στην Αφροδίτη. Το 2011 αναμένεται να
τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Ερμή, αφού προηγούμενος κάνει τρεις διελεύσεις
γύρω του. Εκεί θα χαρτογραφήσει την επιφάνειά του και θα συλλέξει δεδομένα
για το μαγνητικό του πεδίο που τόσο προβληματίζει τους επιστήμονες. Εκτός
της αποστολής της nasa υπάρχει άλλη μία αποστολή. Πρόκειται για την
αποστολή BepiColombo, η οποία είναι μία συνεργασία της ευρωπαϊκής
υπηρεσίας διαστήματος (συμμετέχει και η Ελλάδα) και της Ιαπωνίας, και
προγραμματίζεται να ξεκινήσει το 2013 για να φτάσει στον Ερμή το 2019.