విశ్వం

నియమాల ప్రకారం నడిచే ఖగోళం!
 

సూర్యుడి చుట్టూ భూమి తిరుగుతుంది. భూమి చుట్టూ చంద్రుడు తిరుగుతుంటాడు. రకరకాల పనుల కోసం ఇస్రో అంతరిక్షంలోకి పంపిన కృత్రిమ ఉపగ్రహాలు కాస్త కూడా తేడా లేకుండా గీత గీసినట్లు భూమి చుట్టూ తిరుగుతూ, చెప్పింది చెప్పినట్లు చేస్తుంటాయి. అనంత విశ్వంలో అవన్నీ కొన్ని నియమాల ప్రకారం జరుగుతుంటాయి. ఎన్నో బలాలు, మరెన్నో సిద్ధాంతాలను అనుసరించి సాగుతుంటాయి. వీటన్నింటి గురించి భౌతికశాస్త్రం వివరిస్తుంది. అంతు చిక్కని బ్లాక్‌హోల్స్‌ సహా అలాంటి ఆసక్తికరమైన అనేక అంశాలపై పోటీ పరీక్షార్థులు ప్రాథమిక అవగాహన పెంపొందించుకోవాలి. 

విశ్వంలో నక్షత్రాల సముదాయాన్ని ‘గెలాక్సీ’ అంటారు. గ్రీకు భాషలో ‘గెలా’ అంటే ‘పాలు’ అని అర్థం. విశ్వంలో అనేక గెలాక్సీలు ఉన్నాయి. మన సౌర కుటుంబానికి దగ్గరగా ఉన్న గెలాక్సీని పాలపుంత/పాలవెల్లి/ఆకాశ గంగ/మిల్కీ వే అని అంటారు. ఇందులో అత్యంత ప్రకాశవంతమైన, భూమికి దగ్గరగా ఉన్న నక్షత్రం సూర్యుడు. సూర్యుడి తర్వాత ప్రకాశవంతమైన నక్షత్రం ‘సిరియస్‌’. సూర్యుడి తర్వాత భూమికి దగ్గరగా ఉన్న నక్షత్రం ‘ప్రాక్జిమా సెంటారీ’. పాలపుంతకు అతిదగ్గరలో ఉన్న గెలాక్సీ ఆండ్రోమెడా.

సౌర కుటుంబం: సూర్యుడు, సూర్యుడి చుట్టూ తిరిగే అంతరిక్ష వస్తువులన్నింటినీ కలిపి సౌరకుటుంబం అంటారు. అందులో గ్రహాలు, ఉపగ్రహాలు, తోకచుక్కలు, ఉల్కలు, ఆస్టరాయిడ్స్, నక్షత్ర మండలాలు మొదలైనవి ఉంటాయి.

నక్షత్రాలు: ఇవి స్వయం ప్రకాశక శక్తి ఉండే ఖగోళ వస్తువులు. విశ్వంలోని నక్షత్రాలకు జన్మస్థానాలు నీహారికలు. సూర్యుడిని ఒక మధ్యస్థాయి నక్షత్రంగా గుర్తించారు. సూర్యుడి వ్యాసం 1.39 మిలియన్‌ కిలోమీటర్లు. సూర్యుడిలో 75% హైడ్రోజన్, దాదాపు 25% హీలియంతో పాటు ఇతర మూలకాలు ఉంటాయి. సూర్యుడు మనకు అతిపెద్ద సహజ కాంతి వనరు. సూర్యకాంతి భూమిని చేరడానికి 8.3 నిమిషాలు పడుతుంది.

నీహారిక: వాయువుల సమూహాన్ని నీహారికలు అంటారు. వీటిని కనుక్కున్న శాస్త్రవేత్త హ్యుజెస్‌ 

నక్షత్ర మండలాలు: ఆకాశంలో సాయంకాలం వేళలో కనిపించే చిన్న చిన్న నక్షత్రాల సముదాయాలను నక్షత్ర మండలాలు అంటారు. ఏపీ, తెలంగాణ రాష్ట్రాల నుంచి చూడగలిగే నక్షత్ర మండలాల సంఖ్య 4.

ఉదా: బిగ్‌డిప్పర్‌/సప్తర్షి మండలం. దీన్నే గ్రేట్‌ బేర్‌ అని కూడా పిలుస్తారు. ఇది గరిటె ఆకారంలో ఆకాశంలో సాయంకాల వేళలో ఉత్తరం వైపు కనిపిస్తుంది. ఇందులో ఏడు నక్షత్రాలుంటాయి. ధ్రువ నక్షత్రాన్ని కూడా సప్తర్షి మండలంలో గుర్తించవచ్చు.

* ధ్రువ నక్షత్రం భూ ఆత్మభ్రమణ అక్షంపై ఉండటంతో అది స్థిరంగా ఉన్నట్లు కనిపిస్తుంది.

గ్రహాలు: ఇవి తమ చుట్టూ తాము తిరుగుతూ సూర్యుడి చుట్టూ తిరుగుతుంటాయి. వీటికి స్వయంగా ప్రకాశించే శక్తి లేదు. సౌర కుటుంబంలో ప్రస్తుత గ్రహాల సంఖ్య 8. ఇందులో అత్యంత ప్రకాశవంతమైనది శుక్రుడు. సూర్యుడికి దగ్గరగా ఉన్నది బుధుడు. భూమిని పోలిన గ్రహం శుక్రుడు. భూమి తర్వాత జీవరాశికి అనుకూలమైన గ్రహం అంగారకుడు. భూమిని నీలి గ్రహం అంటారు. అలాగే ఎరుపు రంగులో ఉండే అంగారకుడిని అరుణ గ్రహంగా పిలుస్తారు. అందమైన వలయాలున్న గ్రహం శని. సౌర కుటుంబంలో తూర్పు నుంచి పడమర వైపునకు తిరిగే గ్రహాలు శుక్రుడు, యురేనస్‌. భూమికి ఉన్న ఏకైక ఉపగ్రహం చంద్రుడు. ఉపగ్రహాలు లేని గ్రహాలు బుధుడు, శుక్రుడు.

ఉపగ్రహాలు: సౌర వ్యవస్థలో సూర్యుడి చుట్టూ ఎనిమిది గ్రహాలు, ఆస్టరాయిడ్స్, తోకచుక్కలు దీర్ఘవృత్తాకార కక్ష్యలో తిరుగుతుంటాయి. ఈ గ్రహాల చుట్టూ తిరిగే వాటినే ఉపగ్రహాలు అంటారు.

* మనిషి అవసరాల కోసం నిర్మించి, భూమి చుట్టూ తిరిగే విధంగా ప్రవేశపెట్టిన వాటిని కృత్రిమ ఉపగ్రహాలుగా వ్యవహరిస్తారు.

ఉదా: ఇన్‌శాట్, ఎడ్యుశాట్, స్పుత్నిక్‌-1, కల్పన-1, చంద్రయాన్‌-1, మంగళయాన్‌ మొదలైనవి.

ఆస్టరాయిడ్స్‌: ఇవి అంగారకుడు, బృహస్పతి గ్రహాల మధ్య సూర్యుడి చుట్టూ దీర్ఘవృత్తాకారంగా తిరుగుతుంటాయి.

భూకేంద్రక సిద్ధాతం: దీనిని టాలమీ అనే గ్రీకు శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించాడు. ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం భూమి చుట్టూ గ్రహాలు, సూర్యుడు తిరుగుతుంటాయి.

సూర్యకేంద్రక సిద్ధాంతం: దీనిని ప్రతిపాదించిన శాస్త్రవేత్త కోపర్నికస్‌. ఇందులో సూర్యుడు కేంద్రంగా ఉండి మిగిలినవన్నీ సూర్యుడి చుట్టూ తిరుగుతుంటాయి. ఈ సిద్ధాంతాన్ని సమర్థించినవారు టైైకోబ్రాహి.

గమనిక: 2006, ఆగస్టు 24న చెక్‌ రిపబ్లిక్‌ రాజధాని ప్రేగ్‌ నగరంలో జరిగిన ఇంటర్నేషనల్‌ ఆస్ట్రనామికల్‌ యూనియన్‌ (ఐఏయూ) సమావేశంలో ప్లూటోకు గ్రహ స్థాయిని తొలగించారు.

కెప్లర్‌ గ్రహగమన నియమాలు: టైకోబ్రాహి పరిశీలనల ఆధారంగా కెప్లర్‌ అనే శాస్త్రవేత్త మూడు గ్రహగమన నియమాలను ప్రతిపాదించాడు.

1) కక్ష్యా నియమం: ప్రతి గ్రహం సూర్యుడి చుట్టూ దీర్ఘ వృత్తాకార కక్ష్యలో తిరుగుతుంది. ఈ విధంగా తిరిగేటప్పుడు సూర్యుడు ఆ దీర్ఘవృత్తాకార కక్ష్యకు చెందిన ఒక నాభి వద్ద ఉంటాడు.

2) వైశాల్య నియమం: సూర్యుడిని, గ్రహాన్ని కలిపే వ్యాసార్ధ సదిశ సమాన కాలాల్లో సమాన విస్తీర్ణాలను చిమ్ముతుంది. ఇది కోణీయ ద్రవ్యవేగ నిత్యత్వ నియమాన్ని సూచిస్తుంది.

3) ఆవర్తనకాల నియమం: సూర్యుడి చుట్టూ గ్రహం ఒకసారి తిరిగి రావడానికి పట్టే కాలం (T) వర్గం ఆ దీర్ఘవృత్తాకార కక్ష్య అర్ధ దీర్ఘాక్ష్యం (a) ఘనానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.(T²  a³)

*ఈ నియమాల ఆధారంగా సూర్యుడికి దగ్గరగా ఉండే గ్రహాల ఆవర్తన కాలం తక్కువగా, దూరంగా ఉండే గ్రహాలకు ఎక్కువగా ఉంటుంది. బుధుడి ఆవర్తన కాలం 88 రోజులైతే, నైప్ట్యూన్‌ ఆవర్తన కాలం 165 సంవత్సరాలు.

కృష్ణబిలం: నక్షత్రంలో కేంద్రక సంలీన చర్య పూర్తిగా అంతరించిన తర్వాత ఆ పదార్థమంతా కేంద్రం దిశగా ఆకర్షితమై ఏర్పడిన ఖగోళ వస్తువును కృష్ణబిలం (బ్లాక్‌ హోల్‌) అంటారు. సూర్యుడి కంటే 1.4 రెట్లు ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి ఉన్న నక్షత్రాలు మాత్రమే బ్లాక్‌హోల్స్‌గా మారతాయి. దీనినే చంద్రశేఖర్‌ అవధి అంటారు. ఇవి అత్యధిక సాంద్రతను, గురుత్వాకర్షణ శక్తిని కలిగి ఉంటాయి. కృష్ణబిలాల మీద పరిశోధన చేసిన శాస్త్రవేత్త సుబ్రమణ్య చంద్రశేఖర్‌. ఈయన ప్రతిపాదించిన సిద్ధాంతం చంద్రశేఖర్‌ లిమిట్‌. 1983లో ఆస్ట్రో ఫిజిక్స్‌లో కృషి చేసినందుకు ఆయనకు నోబెల్‌ బహుమతి లభించింది.

ఖగోళ ప్రమాణాలు: ఖగోళ వస్తువుల దూరాలను కొలవడానికి ఈ ప్రమాణాలను ఉపయోగిస్తారు.

1) ఆస్ట్రనామికల్‌ యూనిట్‌ (AU): సూర్యుడికి, భూమికి మధ్య ఉండే సగటు దూరాన్ని ఆస్ట్రనామికల్‌ యూనిట్‌ అంటారు. సూర్యుడికి, గ్రహాల మధ్య ఉండే దూరాలను లెక్కించడానికి దీన్ని ఉపయోగిస్తారు.

* 1 AU = 149.5 మిలియన్‌ కి.మీ.లు

2) కాంతి సంవత్సరం: ఒక సంవత్సర కాలంలో కాంతి శూన్యంలో ప్రయాణించే దూరాన్ని కాంతి సంవత్సరం అంటారు. కాంతి సెకనుకు 3 లక్షల కిలోమీటర్ల దూరం ప్రయాణిస్తుంది. దీన్ని కనుక్కున్నది - రోమర్, హాల్‌టర్నర్‌

* కాంతి సంవత్సరం = 9.3 x10¹² కి.మీ. లేదా 9.46 x10¹⁵ మీ.

3) పార్‌లాక్టిక్‌ సెకన్‌: కాంతి సంవత్సరం కంటే ఎక్కువ దూరాలను లెక్కించడం కోసం పార్‌సెక్‌ కొలమానాన్ని ఉపయోగిస్తారు. దీన్ని హాల్‌టర్నర్‌ కనుక్కున్నారు. ఇది ఖగోళ దూరాలను కొలిచే అతిపెద్ద ప్రమాణం. ఒక పార్‌లాక్టిక్‌ సెకన్‌ = 3.26 కాంతి సంవత్సరాలు.

కక్ష్యా వేగం V₀) (Orbital Velocity): గ్రహాలు, ఉపగ్రహాలు వాటి కక్ష్యలో తిరుగుతున్నప్పుడు అవి కలిగి ఉండే వేగాన్ని కక్ష్యా వేగం అంటారు.

M = ద్రవ్యరాశి, 

R_e = వ్యాసార్ధం, 

h = భూఉపరితల ఎత్తు

* ఈ ఉపగ్రహంపై పనిచేసే అపకేంద్రబలం, భూమి ఈ ఉపగ్రహాన్ని ఆకర్షించే గురుత్వాకర్షణ బలంతో సమానంగా ఉన్నప్పుడు ఇది భూమి చుట్టూ తిరుగుతుంది.

* గురుత్వాకర్షణ బలం ఎక్కువైతే తిరిగి భూమిని చేరుతుంది. తక్కువైతే ఉపగ్రహం అంతరిక్షంలోకి వెళ్లిపోతుంది.

* భూస్థావర ఉపగ్రహ కక్ష్యావేగం  V₀ = 7.99 కి.మీ./సెకను (8 కి.మీ./సె)

* భూస్థావర ఉపగ్రహం భూమి కేంద్రం నుంచి దాదాపు 42,450 కి.మీ. ఎత్తు ఉంటుంది.

ఉపగ్రహ ఆవర్తన కాలం (Period of Satellite): ఉపగ్రహం భూమి చుట్టూ ఒకసారి తిరిగి రావడానికి పట్టేకాలాన్ని ఆవర్తన కాలం (T) అంటారు.

* ఆవర్తన కాలం 

* భూస్థావర ఉపగ్రహాల ఆవర్తన కాలం 24 గంటలు.

* భూస్థావర ఉపగ్రహాలు, భూమిపై ఎల్లప్పుడూ ఒకేస్థానంలో ఉంటాయి. అంటే భూమితో పాటు పడమర నుంచి తూర్పునకు తిరుగుతాయి. వీటిని రేడియో, టెలిఫోన్, మొబైల్‌ ఫోన్‌ సంకేతాల ప్రసారానికి, వాతావరణ అధ్యయనానికి ఉపయోగిస్తారు.

* ధ్రువీయ ఉపగ్రహాల ఆవర్తన కాలం దాదాపు 80 నిమిషాలు.

* ధ్రువీయ ఉపగ్రహాలు దాదాపు 700  800 కి.మీ. ఎత్తులో ఉంటాయి. వీటిని రిమోట్‌ సెన్సింగ్, భూమి, సముద్ర జలాల్లో ఉన్న వనరుల అన్వేషణ, సైనిక, పరిశోధన అవసరాలకు ఉపయోగిస్తారు.

పలాయన వేగం(Escape Velocity) (V_e): భూమి గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం నుంచి తప్పించుకుని శాశ్వతంగా భూమి నుంచి దూరంగా వెళ్లడానికి వస్తువులకు ఉండాల్సిన కనీస వేగాన్ని పలాయన వేగం (V*e) అంటారు. వస్తువుకు ఉన్న గతిశక్తి, గురుత్వ పొటెన్షియల్‌ శక్తి కంటే ఎక్కువ అయినప్పుడు శాశ్వతంగా భూమి నుంచి దూరంగా వెళ్లిపోతుంది.

* ఇది వస్తువు ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడదు.

* భూమిపై ఉన్న గురుత్వ త్వరణం, భూవ్యాసార్ధంపై ఆధారపడుతుంది.

* భూమిపై పలాయన వేగం విలువ 11.2 కి.మీ./సెకను.

* కక్ష్యలో తిరిగే ఉపగ్రహ వేగం 41% పెరిగితే అది భూమి నుంచి శాశ్వతంగా దూరంగా వెళ్లిపోతుంది.

* సూర్యుడిపై పలాయన వేగం గరిష్ఠంగా 614 కి.మీ./సెకను.

* చంద్రుడిపై పలాయన వేగం 2.4 కి.మీ./సెకను తక్కువగా ఉండటం వల్ల అక్కడ వాతావరణం లేదు.