of 48/48
Astronomia Wykład III ____________________________________ Wykład dla studentów geografii Waldemar Ogłoza www.as.up.krakow.pl >> „dla studentów”

Astronomia Wykład III ____________________________________ Wykład dla studentów geografii

  • View
    63

  • Download
    4

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Astronomia Wykład III ____________________________________ Wykład dla studentów geografii. Waldemar Ogłoza www.as.up.krakow.pl >> „dla studentów”. Ruch obrotowy Ziemi. Efekty ruchu wirowego Ziemi. Zjawisko dnia i nocy Spłaszczenie Ziemi przez siłę odśrodkową bezwładności - PowerPoint PPT Presentation

Text of Astronomia Wykład III ____________________________________ Wykład dla studentów geografii

  • AstronomiaWykad III____________________________________

    Wykad dla studentw geografiiWaldemar Ogozawww.as.up.krakow.pl >> dla studentw

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Ruch obrotowy Ziemi

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Efekty ruchu wirowego ZiemiZjawisko dnia i nocySpaszczenie Ziemi przez si odrodkow bezwadnociZaleno ciaru od szerokoci geograficznejSia CoriolisaZmiana paszczyzny waha wahada Foucaulta

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Zmierzchy i wityZjawisko:Zachd, wschd Zmierzch cywilnyZmierzch nautyczny (eglarski)Zmierzch astronomicznyNoc astronomiczna Wysoko Soca : h = 00 uwzgldniajc refrakcj i rozmiar tarczy h = - 51 00 > h -60 Jest jasno -60 > h -120 Nie mona czyta bez wiata -120 > h -180 Wida jasne gwiazdy

    -180 > h Nie wida adnej czci owietlonej atmosfery ziemskiej

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Zmierzchy i wityHoryzont (h=0)DzieZmierzchcywilnyZmierzcheglarskiZmierzchastronomicznyNoc astronomicznaRefrakcja ~35Promie tarczy ~16h= -51h= -12h= -18h= -6Zachd Socapocztek nocy cywilnejpocztek nocy eglarskiejpocztek nocy astronomicznejobserwowana pozycja Soca (z refrakcj)rzeczywista pozycja Soca

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Obrt ZiemiOkres obrotu Ziemi trwa 23h 56m 04.09sZiemia obraca si z zachodu na wschd

    Kt ~10 (zaley od pozycji Ziemi na orbicie)Poniewa Ziemia przemieszcza si wok Soca, to po obrocie o kt 3600 musi obrci si jeszcze dodatkowo o ok. 10 aby Soce wrcio na swoj pozycj. Trwa to okoo 4 minut. Zatem doba soneczna trwa 24h i jest dusza od doby gwiazdowej

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Sia odrodkowa bezwadnociFod = mv2/rFg=mggrawQ = Fg - Fodg()=9.7805+0.0517sin2()Q = m g()rg przyspieszenieQ ciar - szer. geog.Skadowa rwnolega do gruntu siy wypadkowej Q jest rwnowaona przez tarcie

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Sia CoriolisaJest obecna we wszystkich ukadach obracajcych si z jak prdkoci ktow Dotyczy wszystkich cia poruszajcych si z liniow prdkoci vWarto i zwrot siy Coriolisa okrela iloczyn wektorowy (symbol: ) wektorw v i

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Iloczyn wektorowyWarto siy (dugo wektora) wynosi: F=|F| = 2m v sin() gdzie: v - warto prdkoci - warto prdkoci ktowej [ radian / s ] - kt pomidzy wektorami v i Zwrot okrela regua wektorw prawoskrtnych (tzw. regua prawej ruby)FVF

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Regua 3 palcw | Regua ruby!!!VFPRAWA RKAPRAWA RUBA

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Skadowe siy CoriolisaNa powierzchni Ziemi najczciej mamy do czynienia z ruchami w poziomie (wiatr, rzeki, pojazdy itp.) oraz z ruchami w pionie (spadek cia, konwekcja powietrza)Wygodnie jest rozoy wektor na skadow pionow | i na skadow poziom -| = sin ()- = cos ()NS|-|-

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Ruch w poziomie na pkuli pnocnej Oddziaywanie ze skadow | Skadowa siy Coriolisa pomidzy poziomym wektorem prdkoci v i wektorem | powoduje zbaczanie wszystkich cia w prawo od kierunku ich ruchuZobacz: www.as.up.krakow.pl/edu/prezentacje.html >> coriolis.ppt

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Ruch w poziomie na pkuli pnocnej Oddziaywanie ze skadow | Efekty na pkuli pnocnej:Ruch mas powietrzaPodmywanie prawych brzegw rzek (niezalenie od kierunku w jakim pyn)Szybsze cieranie si prawych szyn kolejowychOdchylenie pociskw Na rwniku | znika !

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Ruch w poziomie na pkuli pnocnej Oddziaywanie ze skadow |

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Ruch w poziomie na pkuli pnocnej Oddziaywanie ze skadow |

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Ruch w poziomie na pkuli pnocnej Oddziaywanie ze skadow | NiWidok z bokuVWidok z gryRuch przeciwny do wskazwek zegaraN

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Ruch w poziomie na pkuli pnocnej Oddziaywanie ze skadow | WyVWidok z gryRuch zgodnie ze wskazwkami zegaraWWidok z boku

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Na pkuli poudniowej jest odwrotnie!

    Na pkuli pnocnej w niu barycznym powietrze kry przeciwnie do kierunku ruchu wskazwek zegara a na poudniowej zgodnie ze wskazwkami zegara. Pkula pnocna.Pkula poudniowa

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Wahado FoucaultaNa biegunie paszczyzna waha jest staa w przestrzeni (zasada zachowania momentu pdu)Dla obserwatora zwizanego z wirujc Ziemi paszczyzna waha bdzie si pozornie skrca a okres jej obrotu bdzie rwny okresowi obrotu Ziemi

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Wahado FoucaultaPoza biegunem paszczyzna waha nie moe by staa gdy porusza si punkt zamocowania wahadaZaobserwowano, e poza biegunem okres obrotu paszczyzny waha bdzie zalea od szerokoci geograficznej:

    P = T / sin ()= ( 23h 56m 04.09s ) / sin ()

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Jean Bernard Lon Foucault i jego wahado

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Ruch w poziomie na pkuli pnocnej Oddziaywanie ze skadow - Oddziaywanie to powoduje zmian ciaru ciaa, w zalenoci od kierunku ruchu ciaaWektory v i - le poziomo, zatem wektor siy F jest skierowany pionowoRuch na wschd ciar maleje, na zachd ciar ronie

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Ruch w PIONIE na pkuli pnocnej Znika oddziaywanie z wektorem | bo sin() = 0 (=00 lub =1800)Oddziaywanie z wektorem - (skierowanym na pnoc) powoduje odchylenie toru ciaa od linii pionuJeli ciao spada odchylane jest na wschdJeli si wznosi to odchylane jest na zachdVFna pnoc -

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas i kalendarz

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas a kt godzinnyKt godzinny to kt t pomidzy paszczyzn poudnika niebieskiego a paszczyzn wyznaczon przez o wiata i obiekt na niebie

    Czas astronomiczny jest wyznaczony przez Kt Godzinny rnych obiektw:

    Punkt Barana () - Czas gwiazdowy T*Soce +12h - Czas prawdziwy soneczny TP Soce rednie +12h - Czas miejscowy (redni soneczny) TS

    S to czasy lokalne tj. zale od dugoci geograficznej obserwatora !!!tBNEWSNtBS

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas gwiazdowy T* (lokalny to znaczy zaleny od dugoci geograficznej!)Doba gwiazdowa: Okres po ktrym gwiazdy wracaj na to samo miejsce na sferze niebieskiejW tym czasie Ziemia obraca si o 3600Czas gwiazdowy jest rwny ktowi godzinnemu punktu Barana (punkt rwnonocy wiosennej)T* = t p. B.= t

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Pomiary czasu z obserwacji SocaGnomon - najstarszy zegar ma kilka wad:- niejednorodny ruch cienia- zmiana dugoci cienia

    N

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Zegary soneczneZegary soneczne:gnomon rwnolegy do osi wiatajednostajny ruch cieniaodczyt w pobliu paszczyzny rwnika

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas prawdziwy soneczny TP (lokalny!)Zegary soneczne wskazuj czas prawdziwy soneczny TP.TP = tP + 12hgdzie tP to kt godzinny Soca prawdziwego

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Zegary soneczne le chodz!!Analemma rejestracja pozycji Soca dokadnie o tej samej godzinie w cigu roku (np. 12)Soce sezonowo zmienia wysoko nad horyzontem (zmiana deklinacji od = -23.5O do = 23.5O)Czasem Soce spnia si i nie zda wrci na swoje miejsce na niebie a czasem spieszy i znajduje si ju za poudnikiem niebieskimPoudnikRwnik =23.5 lato =-23.5 zima

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • EkliptykaEKLIPTYKA: Roczna droga Soca na tle gwiazd. Koo wielkie na sferze niebieskiej nachylone do rwnika. Przecina si z rwnikiem niebieskim w punktach Barana i Wagi Efekt projekcji ruchu obiegowego Ziemi . Paszczyzna ekliptyki to inaczej paszczyzna orbity Ziemi. Rwnanie ekliptyki = arc tg (sin tg ),21 Sierpnia Soce wida na tle Lwa (Leo)

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Zegary soneczne le chodz!!Roczna droga Soca na tle gwiazd (Ekliptyka) jest nachylona do rwnika niebieskiego pod ktem rwnym ~ 230 26 Soce porusza si na tle gwiazd ze zmienn szybkoci zalen od miejsca Ziemi na orbicieBNBSPunkt Barana ()rwnonoc wiosennaPunkt Wagi () rwnonoc jesienna

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Roczny ruch Soca po ekliptyceRzut dobowej drogi Soca na ekliptyce na rwnik niebieski ma zmienn dugo, zalen od pory roku. Soce rednie to punkt poruszajcy si po rwniku niebieskim ze sta prdkoci ktow. Prdko ta jest rwna redniej prdkoci soca prawdziwego w rektascensji w czasie roku Soce rednieSoce prawdziwe

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas redni soneczny TS (lokalny!)inaczej Czas MiejscowyCzas TS zmienia si jednostajnie zgodnie z jednostajnym ruchem umownego soca redniego po rwniku niebieskimTS jest rwny ktowi godzinnemu soca redniego plus 12h TS = tS + 12h

    Gdyby soce rednie mogo naprawd wieci to zegary soneczne wskazywayby czas redni soneczny

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Rwnanie czasu (R)Rwnanie czasu R to rnica pomidzy czasami TP i TS

    TP = TS + R

    Warto R zaley od pory roku i jest sum obu odchyek ruchu Soca prawdziwego od jednostajnoci

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Rwnanie czasuZegar dla pkuli poudniowej

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Rwnanie czasu

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas lokalny a dugo geograficzna12h0h6h Soce wschodzi18h Soce zachodziLokalny pionKt godziny Soca t1 Czas T1 = t1 +12h Rnica dugoci geogr. Rnica czasw lokalnych jest rwna rnicy dugoci geograficznych wyraonych w mierze czasowej (=T)NocSoce

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas lokalny a dugo geograficznaLokalny pion Godzina T1 Rnica dugoci geogr. Lokalny pionGodzina T21-2 [h m s] = T1T2NocSoce

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas strefowyNa powierzchni Ziemi ustanowiono 24 strefy w ktrych czas urzdowy rni si o pen godzinW danej strefie obowizuje czas centralnego poudnikaStrefa ma szeroko 150Granice stref zmodyfikowano by w terenach zamieszkaych pokryway si z granicami administracyjnymiPrzykady: UT Universal Time poudnik =00 czas uniwersalnyCSECzas rodkowoEuropejski =150czas zimowy CWSCzas WschodnioEuropejski =300 czas letni

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas strefowy

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas strefowyZmiany czasu odbywaj si w Europie w ostatni niedziel marca (CSE+1=CWE) i padziernika (CWE-1=CSE) we wczesnych godzinach porannych.

    Konsekwencj stref czasowych jest Midzynarodowa Linia Zmiany Daty

    Przebiega wzdu poudnika 180 omijajc ldy

    Ostatnie poprawki: w 1995 roku przez rzd Kiribatiw 2011 zmiana na wyspie Samoa

    Najwczeniej dzie zaczyna si na atolu Coroline 15025 W Np: Sobota 21 I | Pitek 20 I

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas i data w danej chwili na Ziemi roda11h UT =00 23h =18005h = 2700 = - 90 0 17h =900 0h =1950wtorekSoce12h CSE =150

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Przyczyny waha dugoci doby Wpyw innych cia np.: -pywy-precesja, nutacja Zmiany rozkadu masy Ziemi np.:-pory roku-ocieplanie klimatu-dryf kontynentw-trzsienia ZiemiW sumie moe by nawet 50 sekund rnicy !!!Trzeba byo wprowadzi wzorzec czasu niezaleny od obrotu Ziemi

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Atomowa definicja sekundy i czasuW ukadzie SI: 1 sekunda jest to czas rwny 9192631770 okresw drga promieniowania odpowiadajcego przejciu pomidzy dwoma poziomami energetycznymi atomu struktury nadsubtelnej stanu podstawowego atomu izotopu cezu 133 (133Cs)Midzynarodowa sie zegarw atomowych tworzy czas TAI bazujcy na atomowej definicji sekundy. Czas TAI pynie jednostajnie z dokadnoci 10-13 s/s Czas ten nie jest zsynchronizowany z por dnia !Obecnie stosuje si tak zwany uniwersalny czas skoordynowany UTC ktry te bazuje na sekundzie atomowej.Jeli rnica pomidzy czasem TAI i UTC jest wiksza ni 0.9 s wprowadza si do kalendarza sekund przestpn Jedna z minut (np. ostatnia 31 XII czasu UT) ma wtedy 61 a nie 60 sekund

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Czas TAI oraz UTCsekundy przestpnernica pomidzy UT1 i TAI narasta w sposb cigy rnica pomidzy UTC i TAI narasta w sposb skokowy rnica pomidzy GPS i TAI jest praktycznie staa 30 czerwca 1972 31 grudnia 1972 31 grudnia 1973 31 grudnia 1974 31 grudnia 1975 31 grudnia 1976 31 grudnia 1977 31 grudnia 1978 31 grudnia 1979 30 czerwca 1981 30 czerwca 1982 30 czerwca 1983 30 czerwca 1985 31 grudnia 1987 31 grudnia 1989 31 grudnia 1990 30 czerwca 1992 30 czerwca 1993 30 czerwca 1994 31 grudnia 1995 30 czerwca 1997 31 grudnia 1998 31 grudnia 2005 31 grudnia 2008 30 czerwca 2012

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Kalendarz gregoriaski1 rok = 365.2421896698 - 6.15359 10-5 T -7.2910-10 T2 + +2.64 10-10 T3 dni (T-ilo stuleci od 2000 roku)W kalendarzu chcemy mie cakowit ilo dni i miesicyW roku 1582 papie Grzegorz XIII wyda bull wcielajc nowy kalendarz obliczany wg. nastpujcych regu:1Rwnonoc wiosenna powinna wypada rednio 21 marca(z kalendarza usunito dni pomidzy 4 a 15 X 1582 roku)Lata ktrych numer dzieli si przez 4 s przestpne (interkalacja 29 II) 3 Lata, ktrych numer dzieli si przez 100 nie s przestpne (np.:1700, 1800, 1900) za wyjtkiem lat podzielnych przez 400 (np.: 1600, 2000) ktre s przestpne

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3

  • Inne kalendarze:www.as.up.krakow.pl/edu/ppt/kalendarze.ppt Juliaski (nie spenia regu 1 i 3 kal.gregoriaskiego)Muzumaski (zsynchronizowany z fazami Ksiyca, liczy on 12 miesicy po 29 i 30 dni, rok liczy 354 dni)Astronomiczna ciga rachuba dni (Dni Juliaskie) poczwszy od 1 stycznia 4713 p.n.e. Dzie si liczy od poudnia, por dnia okrela uamek dziesitny numeru dnia, a nie godziny. JD = 367R - [(7(R + [(M + 9)/12]))/4] + [275M/9] + D + 1721013,5 + UTh/24h gdzie [ ] oznacza cz cakowit z dzielenia, R-rok, M - miesic, D - dzieNp.:2 XII 2012 godz. 1100 UT = JD 2456263.9583

    W.Ogoza, Astronomia, Wykad 3