Az égbolt fényei

Csillagfény

Éjszaka sincs sötét, még akkor sem, ha minden mesterséges fényt kikapcsolunk. Számos természetes fényforrást találunk földi és kozmikus környezetünkben. A csillagok és a bolygók fénye, a csillagközi ködökről és galaxisokról hozzánk érkező fotonok. A Tejút sávja az éjszakai égbolton, ami maga is csillagok milliójának az együttes derengése, a kozmikus fény egyik leglátványosabb megjelenése. Sajnos a középiskolát befejező városi gyerekek jó része már úgy nőtt fel, hogy nem találkozott még a Tejút látványával. De miért is nem? A fény könnyedén kölcsönhatásba kerül az anyaggal, ezért a fénysugarak egy része elnyelődik vagy szóródik a közegben. Ez utóbbi jelenség folyamán a fény részecskéi nem tűnnek el, mindössze irányt változtatnak. Ez aztán sok kalamajkát okoz a kozmikus fény életében… A fényszórás sokszorosan is előkerül a kozmikus fény történetében. Azoknak a fotonoknak az életútja, amiket a természetes éjszakai égbolton láthatunk, valahol a csillagok mélyén indult. A csillagok magjában zajló energiatermelés, amikor a hidrogéntől kiindulva felépülnek az egyre nehezebb atommagok, fotonok kibocsátásával jár. A megtermelt energiát szállító fotonok születésük pillanatában még nem tekinthetők fénynek, hiszen hullámhosszuk lényegesen rövidebb, mint a látható tartományba eső elektromágneses sugárzásné. Láthatóvá válásukig sok idő telik el. Nem tudnak ugyanis egyenesen kirepülni, terjedni a csillag mélyéről, hiszen az ott lévő közeg majdnem teljesen átlátszatlan. A csillag mélyén a gáz plazma állapotú, az atommagok és az elektronok külön életet élnek. Furcsa módon az elektronok azok, amik leginkább kölcsönhatásba kerülnek a fotonokkal. Az elektromágneses sugárzás szóródik az elektronokon. Vákuumban és híg közegben a fény egyenes vonalban terjed. Ez történik a csillagban keletkezett fotonokkal is, de az egyenes út többnyire csak egy milliméternyi, vagy még rövidebb szakaszra terjed ki. Ekkor következik be a kölcsönhatás az elektronokkal, azokon szóródva a foton más irányba halad tovább. A fény útja véletlen irányú, rövidke szakaszokból tevődik össze. Ha egyenes vonalban távozhatna a fény egy Napunkéhoz hasonló csillagból, akkor mindössze két másodpercre lenne szükség ahhoz, hogy a magból indulva elhagyja a csillag felszínét. Az imént említett véletlen bolyongás azonban rendkívül elnyújtja ezt az időtartamot. Két másodperc helyett százezer éves nagyságrendű időszak az, amíg a fotonok az égitest belsejében bolyonganak. Az elindult foton – pontosabban annak utódai, mert a kölcsönhatások folyamán folyamatosan alkalmazkodnak a környezet hőmérsékletéhez, míg a felszínen már a látható hullámhossz tartományba kerülve – gyakorlatilag bejárja a csillag teljes belsejét. Ez elsőre meglepő, de ezzel jár, ha a fény 100ezer fényévnyi utat tesz meg egy két fénymásodperc méretű gömbben… A csillagot elhagyva a fény már viszonylag könnyedén halad – jó esetben a Földig tartó pár évtől pár ezer évig terjedő utat ütközés mentesen megteszi. Persze van olyan kozmikus fény, ami már közvetve érkezik hozzánk a csillagoktól.

Tejút hullócsillaggal

A tejút az éjszakai táj természetes része - fényét csillagok milliói adják.

A Nagy Orion-köd

A köd fényszennyezés mentes helyről szabad szemmel is kivehető, és már kisebb távcsőben is szép látványt nyújt

A Fiastyúk csillagai jelenleg egy gázfelhőn haladnak keresztül. A csillagfény megvilágítja a ködöt és az arról irányunkba szóródó fény jellegzetes kék színben ragyog – ami nem más, mint a csillagok színe. A köd fehérnek számít ebből a szempontból. Az Orion-köd kékesen fénylő részei a Fiastyúk felhőihez hasonlóan a fiatal kékes csillagaitól kapják a színüket. A vöröses fénylés is a csillagoktól ered, de ez már nem csak tiszta reflexió: a nagy energiájú fotonok gerjesztik a hidrogént, és az elemre jellemző piros színképvonal határozza meg a látványt. Az Orion-köd fénye kb. 1500 évet utazik, amíg elérkezik hozzánk. A Tejút derengése még hosszabb utat tesz meg szemünkig – 10000 fényéves távolságskála jellemzi azon csillagok távolságát, amelyeket külön-külön nem láthatunk szabad szemmel, de együttesen adják a jellemző fénylést. A Tejút fénylő sávjából egy teleholdnyi égrészről pár ezer foton érkezik egy másodperc alatt a pupillánknak megfelelő területre a légkör külső részén. Az éjszaka a pupillán átjutó fotonoknak azonban mindössze tizede ér el egy pálcikába, azaz másodpercenként mindössze pár száz foton lesz az, ami a Tejút derengését láthatóvá teszi számunkra. A látásunk felbontását is figyelembe véve egy egy elemi „pixelre” még kevesebb fény esik. Itt érdemes egy kicsit összefoglalni az előzőket: a fény pár százezer évet bolyongott a csillag belsejében, utána utazott a csillagok között még akár jó pár ezer évet, míg elérkezett a Földi légkörig. Egy-két tucatnyi foton egy másodperc alatt már könnyen érzékelhető ingerületet okoz a recehártya érzékelő sejtjeiben, ennél kevesebb is elég a fényérzethez. Azonban itt következik a légkör, ami felhős időben mindent elnyel és derült időben is áldozatul esik minden 4-5. foton a levegő molekuláin, a párán és a mindenféle egyéb részecskéken (aeroszolokon) történő szórás „jóvoltából”. Még mindig maradna elegendő bőven ahhoz, hogy lássuk szabad szemmel is a Tejutat vagy az Orion-ködöt. De a verseny a láthatásért igazából akkor kezdődik, amikor máshonnan származó fotonok is megjelennek az éjszakai égbolton. A csillagok belsejében a fotonok milliméteres skálán mozognak két szórás között. A földi légkörben az közel 10 km. Lényegesen nagyobb távolság, de a föld felszínről távozó fények egy jelentős része még így is „összefut” egy szóró részecskével, és jelentős részük visszajut a felszínre. Az égbolt a mesterséges fények hatására kivilágosodik. A városokban egy teliholdnyi égrészről 10.000 vagy akár ennél is lényegesen több foton érkezhet egy másodperc alatt – ezzel kel versenyre a kozmikus fény pár száz fotonja. A hosszú út után ez lesz a végzete. A városlakók számára már elveszett a Tejút, az Orion-köd vagy az Androméda-galaxis látványa…

A fényszennyezés forrásaitól eltávolodva, derült és holdmentes éjszakán a csillagokon kívül több természetes derengés is láthatóvá válik az égbolton. A fényszennyezés miatt csak kevesen ismerik az állatövi fényt, ami nem más, mint a bolygóközi porról visszaverődő napfény okozta halvány derengés az égbolton. Az állatövi fény fénysűrűsége pár ezred cd/m2, azaz egyértelműen a szkotopos, éjszakai látás tartományába esik. A szervezett éjszakai túrák kiváló alkalmat teremtenek arra, hogy a részvevők elméletben és gyakorlatban is megismerkedjenek a szem éjszakai működésével. A legutóbbi alkalommal a gyakorlati vizsga mindenkinek jól sikerült: a több mint 70 résztvevő gond nélkül teljesítette a bő 6 kilométeres távot minden világítás nélkül, egy Gegenschein - azaz állatövi ellenfény. Sokkal nehezebben figyelhető meg, mint a normál állatövi fény, csak tiszta és fényszennyezésmentes helyről látható. A Fotó a Pásisi-fennsíkról (Erdélyi Szigethegység) készült.

Állatövi fény a Zselicből

Az állatövi fény könnyedén megfigyelhető a csillagoségbolt-parkból az őszi szürkület idején.

Gegenschein

Gegenschein - azaz állatövi ellenfény. Sokkal nehezebben figyelhető meg, mint a normál állatövi fény, csak tiszta és fényszennyezésmentes helyről látható. A Fotó a Pádisi-fennsíkról (Erdélyi Szigethegység) készült