2013. december: Jupiter, a bolygókirály
Új könyvet adott ki a Magyar Csillagászati Egyesület a legek királyáról, Naprendszerünk legnagyobb bolygójáról. Lapozzunk bele a kötetbe!
Ismereteink a Jupiterről az űrkorszak előtt*
Az ókorban a bolygókat csillagoknak, vándorló csillagoknak tartották. Elnevezésük a görög és latin „kóborló” (planosz, ill. planus) kifejezésre utal. A bolygók – planéták – közé sorolták a Napot és a Holdat is, mert a csillagcsoportokba, csillagképekbe foglalt, egymáshoz képest rögzített égi helyzetű csillagokhoz képest ezek is elmozdultak. A bolygókat fényük, színük és mozgásuk alapján különböztették meg, és ezek szerint tulajdonítottak nekik saját, többnyire emberi tulajdonságokat. Minthogy a bolygók az elérhetetlen, égi világban léteztek, érthetően emberfeletti, isteni lényeknek tartották őket, amelyek (akik) a rájuk ruházott tulajdonságaikat a Földre, az emberekre sugározták. A szemmel érzékelhető sajátosságaik folytán a Merkúr a istenek gyors lábú hírnöke lett. A tagadhatatlanul vonzó megjelenésű, igen fényes Vénuszt gyönyörű istennőnek látták. A vöröses színű Mars a vérre emlékeztette a régieket, ezért hadistennek tartották. A méltóságteljes lassúsággal járó, nagyfényű Jupiter lett a főisten, európai klasszikus tájakon Zeusz vagy Juppiter (Jupiter, Jovis) néven. A sárgás, tehát betegesnek tartott színű, nem túl fényes és igen lassú járású Szaturnusz csak fáradt, öreg isten, nyilván a főisten apja lehetett.
A Jupitert tehát igen fontos, hatalmas uralkodónak, királyi méltóságnak vélték az ókorban. Amikor már a Nap évi és a Hold havi járása szerint a Nap és a Hold égi pályája övezetében 12 csillagképbe foglalták össze a csillagokat, megállapíthatták, hogy a király évenként egy-egy ilyen csillagképpel vándorol tovább. Ezeket a csillagképeket látott alakja után többnyire valamilyen állatról nevezték el, ezért lett az őket tartalmazó égi sáv neve Zodiákus, vagyis Állatöv.
Minden bolygónak megvolt a maga két csillagképe, otthona. A Jupiter egyik háza – ma már pontosan ki nem deríthető okból – a Halak lett. Ennek aztán különleges, talán az egész emberiség történelmére kiható következménye lett.
Az új kötet címlapja
A bolygók – nevük vagy valamilyen vélt tulajdonságuk alapján – már az ókorban kaptak egy-egy jelet. A Vénusz jele például a szép nőkre jellemző használati tárgy, a tükör lett. Az eredetileg a földművelés istenéről elnevezett bolygó, a Szaturnusz jelében felfedezhető a rá jellemző sarló. A Jupiter jele valószínűleg a megfelelő görög Zeusz névnek Z betűjéből, esetleg a főisten hatalma fegyverének és jelképének, a villámnak ábrázolásából alakult ki.
Magáról a Jupiterről, mint égitestről nem sok tényt állapíthattak meg a régiek, annál kiterjedtebb mítoszvilágot teremtettek körülötte. Ezeket az istenekről, félistenekről, hősökről és a velük kapcsolatba került emberekről szóló mondákat és legendákat a klasszikus ókorban minden művelt polgár ismerte.
A 16. és 17. század fordulóján azonban valami lényeges változás kezdődött a Jupiterre vonatkozó tudományos ismeretekben. Ez olyan találmánynak volt köszönhető, amely mindmáig egyik alapvető eszköze a természet kutatásának: a távcső, amely sok előnyös tulajdonságával gazdagította az emberiséget. Az első mindenképpen az, hogy a távolabbi tárgyakat megnagyobbítja, vagyis közelebb hozza. A második, hogy a tárgy felé fordított lencse vagy tükör – az objektív – annyival több fényt gyűjt össze róla, mint amennyivel nagyobb a felülete a szem pupillanyílásánál. Ennek köszönhető a távoli, gyenge fényű objektumok láthatóvá, tanulmányozhatóvá tétele. És ha e két tulajdonságát összevetjük, belátható, hogy ezek elsősorban a csillagászat terén juttatták óriási szerephez. Ezt Galileo Galilei (1564-1642) olasz természettudós azonnal megsejtette, és az ég felé fordította saját készítésű, csak néhányszoros nagyítású, kis átmérőjű, egy domború és egy homorú lencsével felszerelt távcsövét. Érdemes részletesebben leírni e napok eseményeit, mert ezek a csillagászat történetének legjelentősebb időszakai közé tartoznak.
Galilei már 1609. december végén látni vélt, majd 1610. január 7-én a kis távcsövével a Jupiter közvetlen közelében határozottan észlelt három fénypontot: ekkor kettőt a bolygótól kelet és egyet nyugat felől. Ezeket halvány állócsillagoknak gondolta. Másnap ismét meglátta a három fénypontot, de mindegyik a bolygótól keletre látszott. Azt gondolta, hogy ezt a helyzetváltozást a bolygó elmozdulása okozta. Ám a következő napok fokozott gondosságú megfigyeléseiből arra a helyes következtetésre jutott, hogy a kis fénypontok nem háttércsillagok, hanem a Jupiter kísérői, amelyek különböző és meghatározható idők alatt keringenek körülötte. Január 13-án egy negyedik holdat is észlelt, és attól kezdve ennek a mozgását is rendszeresen figyelte.
Tudományos körökben hamar elterjedt a hír a négy Jupiter-hold létezéséről és mozgásaikról. Ám a legtöbb tudós – köztük az 1582 évi naptárreform kezdeményezéséről is nevezetes Christopher Clavius német jezsuita csillagász (1533-1612) is – kétségbe vonta a felfedezés valódiságát, és a távcső optikai hibájának minősítette.
Bár a maradi gondolkodásúak továbbra is ragaszkodtak a régi nézethez, hogy a Föld a Világegyetem központja, és minden mozgás csak körülötte történhet, az emberiség világképe a távcsőben látható Jupiter-rendszer révén rövid időn belül alapjaiban megváltozott.
Megkezdődött a Jupiternek és családjának részletesebb külső fizikai tanulmányozása. Megemlíthető, hogy 1642. december 29-én egy Rheita nevű egyházi csillagász további öt Jupiter-hold felfedezését jelentette be. Rövidesen kiderült, hogy az atya a Vízöntő csillagképben levő halvány állócsillagokat látta a Jupiter hátterében. 1892-ig kellett várni a Jupiter négy Galilei-holdján túli továbbiak felfedezésére.
A nagyobb holdak pályasíkja alig tér el a bolygó Nap körüli keringési síkjától. Ennek következtében gyakran fordul elő, hogy tőlünk nézve egyik-másik holdja – leggyakrabban az Io – a bolygó korongja elé kerül, vagy eltűnik, mert vagy a bolygó mögé jut, vagy bemerül annak árnyékába. Ezeknek az eseményeknek előre kiszámítható időpontjait Galilei fel akarta használni a hajókon egyrészt a pontos idő, másrészt a hajónak a tengeren elfoglalt pillanatnyi helyzete megállapításához. Ám egy imbolygó hajóról való műszeres észlelés nehézsége és korlátolt pontossága folytán ez az időmérési, ill. navigációs módszer nem terjedt el.
A Jupiter-holdak fogyatkozási jelenségeit később különös gonddal figyelte egy dán csillagász, Olaf Römer (1664-1710). Megállapította, hogy az Io mintegy 42 óránként (1 nap 18 ó) kerül a Jupiter mögé. Táblázatot állított össze ennek a holdnak a várható fogyatkozási időpontjairól. De idővel azt tapasztalta, hogy az Io az előre számított időktől hol előbb, hol később tűnik el a bolygó mögött. Majd azt is észrevette, hogy az Io akkor „késik”, amikor a Föld távolabb van a Jupitertől, hozzá közelebb kerülve viszont „siet”.
A logikusan gondolkodó Römer végül rájött az Io fogyatkozási időpontjaiban rendszeresen változó szabálytalanságának okára. A Föld és a Jupiter Nap körüli keringéséből adódóan erősen változik a távolság a két bolygó között. Igen nagy merészséggel azt tételezte fel, hogy a fénynek nem végtelen a haladási sebessége, mint azt a földi körülmények közt elvégzett addigi kísérletekből következtették. A fénynek ezért különböző időtartamra van szüksége, hogy befussa a Jupiter és a Föld közötti változó hosszúságú távolságot. Römer még a fény sebességét is igyekezett meghatározni. Noha akkor még sem a bolygók valódi távolsága, sem a Föld naptávolsága nem volt pontosan ismeretes, az első közelítő, nagyságrendileg helyes eredményre vezető fénysebesség-mérés mindenképpen Römer érdeme.
Römer a később oly fontos fénysebességre – mai mértékegységekben kifejezve – mintegy 200 000 km/s-ot kapott, tehát a távolságok pontatlan ismerete miatt kevesebbet, mint amennyi a ma helyesnek tartott, ellenőrzött tényleges adat: 300 ezer (pontosabban 299 792,458) km/s vákuumban. Ennek a – különösen a relativisztikus – fizikában alapvető fontosságú természeti állandónak meghatározásában tehát nagy szerep jutott a Jupiternek és első Galilei-holdjának.
* Részlet Ponori Thewrewk Aurél A bolygókirály című most megjelent kötetéből. A kiadvány beszerezhető a Polarisban. Ára 1700 Ft (tagoknak 1500 Ft).
