of 27 /27
Astronomia – wykład wstępny dr Krzysztof Rochowicz Zakład Dydaktyki Fizyki Instytut Fizyki UMK

Astronomia - wykład wstępny

Embed Size (px)

Text of Astronomia - wykład wstępny

  • Astronomia wykad wstpny

    dr Krzysztof RochowiczZakad Dydaktyki Fizyki

    Instytut Fizyki UMK

  • 2

    Spord licznych i rnorodnych sztuk inauk, budzcych w nas zamiowanie ibdcych dla umysw ludzkich pokarmem, tym wedug mego zdania przede wszystkim powica si naley ite z najwikszym uprawia zapaem, ktre obracaj si w krgu rzeczy najpikniejszych i najbardziej godnych poznania. Takimi za s nauki, ktre zajmuj si cudownymi obrotami wewszechwiecie i biegami gwiazd, ichrozmiarami i odlegociami, ich wschodem i zachodem oraz przyczynami wszystkich innych zjawisk na niebie, awkocu wyjaniaj cay ukad wiata.

    A c pikniejszego nad niebo, ktre przecie ogarnia wszystko, co pikne?

    Mikoaj Kopernik O obrotach ksiga pierwsza

  • 3

    Plan wykadu

    1. Wstp- podstawowe stae i jednostki astronomiczne- miejsce Ziemi w Ukadzie Sonecznym

    oraz we Wszechwiecie- obserwacje zjawisk na niebie

    2. Metody bada astronomicznych- krtka historia astronomii- obserwacje w rnych zakresach widma- budowa i charakterystyki teleskopw- teleskop SALT, teleskop kosmiczny HST

    3. Ziemia jako planeta- ksztat, rozmiary i masa Ziemi- ruch obrotowy Ziemi- ruch obiegowy Ziemi wok Soca- czas w astronomii

    4. Sfera niebieska i Ksiyc - ukady wsprzdnych astronomicznych - gwiazdozbiory, mapy nieba i atlasy - odlego, rozmiary i masa Ksiyca - zamienia Soca i Ksiyca

    5. Mechanika cia Ukadu Sonecznego - konfiguracje planet - prawa Keplera - sztuczne satelity Ziemi i sondy kosmiczne

    6. Fizyka Ukadu Sonecznego- planety i ich ksiyce- drobne ciaa w ukadzie planetarnym- powstanie Ukadu Sonecznego

    7. Soce jako gwiazda- odlego, rozmiary i masa Soca- widmo i skad chemiczny- budowa wntrza i atmosfery Soca- aktywno soneczna

    8. Podstawowe parametry charakteryzujce gwiazdy- odlegoci, ruchy wasne i prdkoci radialne- temperatury, masy i rozmiary gwiazd- diagram Hertzsprunga-Russella

    9. Budowa i ewolucja gwiazd - gwiazdy cigu gwnego, olbrzymy i biae kary - gwiazdy zmienne: zamieniowe, pulsujce i wybuchowe - gwiazdy neutronowe i czarne dziury

    10. Planety pozasoneczne. Ukady i gromady gwiazd. - odkrycia i stan bada planet wok gwiazd

    - ukady podwjne i wielokrotne- gromady otwarte i kuliste

    11. Budowa Galaktyki- materia midzygwiazdowa

    - struktura spiralna - podsystemy i populacje gwiazd

    12. Astronomia pozagalaktyczna - klasyfikacja galaktyk - radiogalaktyki i kwazary - Grupa Lokalna i gromady galaktyk - prawo Hubblea

    13. Elementy kosmologii - zasady kosmologiczne - promieniowanie reliktowe - teoria Wielkiego Wybuchu

  • 4

    Literatura

    1. Kreiner Jerzy - Astronomia z astrofizyk PWN (1996)2. Kreiner Jerzy Ziemia i Wszechwiat Wydawnictwo Naukowe UP w Krakowie (2009)3. Branicki Andrzej Obserwacje i pomiary astronomiczne... Wydawnictwa UW (2006)

    Literatura dodatkowa1. Seria Astrofizyka Wydawnictwo Naukowe PWN (1994-95):Jaroszyski Micha Galaktyki i budowa WszechwiataKubiak Micha Gwiazdy i materia midzygwiazdowaArtymowicz Pawe Astrofizyka ukadw planetarnych2. Seria Na ciekach nauki Prszyski i S-ka, m.in.:Wodarczyk Jarosaw Wdrwki niebieskie, czyli Wszechwiat nie tylko dla poetwKippenhahn Rudolf Na tropie tajemnic SocaCrosswell Ken Alchemia nieba i owcy planet3. Greeley Ronald, Batson Raymond Atlas Ukadu Sonecznego NASA Prszyski i S-ka (1999)4. Shu Frank H. Galaktyki, gwiazdy, ycie fizyka Wszechwiata Prszyski i S-ka (2003)5. Hawking Stephen Krtka historia czasu i Wszechwiat w skorupce orzecha Zysk i S-ka6. Weinberg Steven Pierwsze trzy minuty np. Iskry (1980)

  • 5

    Wybrane rda internetowe

    astronomia.pl aktualnoci, informacje oglne www.astronomia2009.pl - strona MRA apod.nasa.gov/apod Astronomy Picture of the Day www.heavens-above.com - ISS, satelity, komety www.stellarium.org/pl - wirtualne planetarium

    Ponadto strony organizacji, obserwatoriw, agencji i misji kosmicznych, np. IAU, ESO, HST, NASA, ESA.

    http://astronomia.pl/http://astronomia.pl/http://astronomia.pl/http://www.astronomia2009.pl/http://www.astronomia2009.pl/http://www.astronomia2009.pl/http://apod.nasa.gov/apod/http://apod.nasa.gov/apod/http://apod.nasa.gov/apod/http://apod.nasa.gov/apod/http://apod.nasa.gov/apod/http://apod.nasa.gov/apod/http://apod.nasa.gov/apod/http://apod.nasa.gov/apod/http://www.heavens-above.com/http://www.heavens-above.com/http://www.heavens-above.com/http://www.heavens-above.com/http://www.heavens-above.com/http://www.heavens-above.com/http://www.heavens-above.com/http://www.stellarium.org/plhttp://www.stellarium.org/plhttp://www.stellarium.org/plhttp://www.stellarium.org/plhttp://www.stellarium.org/plhttp://www.stellarium.org/plhttp://www.stellarium.org/pl

  • Wszechwiat gdzie jestemy?

    (czciowo wg www.atlasoftheuniverse.com)(czciowo wg www.atlasoftheuniverse.com)(czciowo wg www.atlasoftheuniverse.com)(czciowo wg www.atlasoftheuniverse.com)

  • 7

    Toruski model Ukadu Sonecznego

  • Ukad Soneczny wczoraj...

  • ...i dzi

  • 10

    Porwnanie rozmiarw: mae planety i ksiyce

  • 11

    Ziemia i gazowe olbrzymy

  • Soce i planety porwnanie rozmiarw...

    ...i masy

  • 13

    Soce i inne gwiazdy porwnanie rozmiarw

  • 14

    Wszechwiat do odlegoci 12.5 roku wietlnegoNajblisze gwiazdy

  • 15

    Wszechwiat do odlegoci 20 l.w.

    Mapa wszystkich znanych gwiazd lecych w odlegoci nie wikszej ni 20 lat wietlnych. Jest ich 106, nalecych do 79 systemw gwiazdowych

  • 16

    Wszechwiat w odlegoci 250 l.w.

    Na map zostao naniesionych 1500 najjaniejszych gwiazd lecych w odlegoci 250 lat wietlnych. Wszystkie gwiazdy s janiejsze od Soca i wikszo z nich moe by widziana goym okiem. Okoo jedna trzecia wszystkich gwiazd widocznych nieuzbrojonym okiem ley w odlegoci 250 lat wietlnych, pomimo tego, e jest to jedynie maleki fragment naszej Galaktyki.

    Liczba gwiazd w odlegoci 250 lat wietlnych = 260 000

  • 17

    Gromada gwiazdowa Hiady 151 l.w.

    Hiady to najblisza waniejsza gromada gwiazd i jedyna wystarczajco bliska, aby mona byo stworzy jej map w trzech wymiarach. Hiady s jasnym obiektem w gwiazdozbiorze Byka, ale ich jasno jest czciowo przymiewana przez olniewajcego pomaraczowego olbrzyma Aldebarana, lecego naprzeciwko gromady w mniej ni poowie odlegoci do nich. Sama gromada ley w odlegoci 151 lat wietlnych. Uformowaa si ona 600 milionw lat temu i prawdopodobnie zdya okry Galaktyk 3 razy od tamtego czasu. Gwiazdy w Hiadach rozchodz si we wszystkich kierunkach, podobnie jak to ma miejsce w innych gromadach otwartych.

  • 18

    Wszechwiat w odlegoci 5000 lat wietlnych Rami Oriona

    Soce pooone jest w Ramieniu Oriona - cakiem maym, jeli porwnamy go do Ramienia Strzelca, ktre ley bliej centrum Galaktyki. Mapa pokazuje kilka gwiazd widocznych goym okiem, ktre s ulokowane gboko w Ramieniu Oriona. Najbardziej godn uwagi grup gwiazd stanowi tutaj gwne gwiazdy tworzce gwiazdozbir Oriona - od ktrego spiralne rami naszej Galaktyki otrzymao swoj nazw. Wszystkie te gwiazdy s jasnymi olbrzymami i nadolbrzymami, tysice razy janiejszymi od naszego Soca. Najjaniejsz gwiazd na mapie jest Rho Kasjopei, odlega od nas o 4000 lat wietlnych - dla nieuzbrojonego oka jest to tylko saba gwiazda , ale w rzeczywistoci jest to nadolbrzym, 100 000 razy janiejszy od naszego Soca.

  • 19

    Wszechwiat w odlegoci 50.000 lat wietlnych: Droga Mleczna

    Powysza mapa pokazuje Drog Mleczn w jej penych rozmiarach - galaktyk spiraln zawierajc przynajmniej 200 miliardw gwiazd. Soce jest zanurzone gboko w Ramieniu Oriona, okoo 26 000 lat wietlnych od rodka Galaktyki. W obszarze jdra Galaktyki gwiazdy s upakowane o wiele bliej siebie ni w rejonie, w ktrym my yjemy. Warto zwrci uwag na obecno maych gromad kulistych, ktre le daleko za paszczyzn Galaktyki, a take ssiedni galaktyk karowat w Strzelcu (Sagittarius), ktra jest powoli "poykana" przez nasz Galaktyk.

  • 20

    Nasza Galaktyka - Droga Mleczna

    Obraz Drogi Mlecznej o perspektywie obserwatora spogldajcego sponad niej. Soce jest tylko jedn z 200 miliardw gwiazd w tej typowej galaktyce spiralnej z poprzeczk o rednicy okoo 90 000 lat wietlnych

    Rami Norma (Wgielnicy)

    Rami Scutum-Crux (Tarczy-Krzya)

    Rami Sagittarius (Strzelca)

    Rami Orion (Oriona) Rami Lokalne

    Rami Perseus (Perseusza) -

    Rami Cygnus (abdzia)

    Rami Oriona nie jest jednym z waniejszych ramion, a jedynie obszarem o zwikszonej iloci gazu i gwiazd pomidzy ramionami Strzelca i Perseusza.

  • 21

    Nasza Galaktyka - Droga Mleczna

    rednica Galaktyki 90 000 l.w.

    Klasyfikacja Galaktyki SBbc

    Liczba gwiazd w Galaktyce 200 miliardw (21011)

    Masa Galaktyki 1 bilion M(1012 M)

    Dugo centralnej poprzeczki 25 000 l.w.

    Odlego Soca od rodka 26 000 l.w.

    Grubo Galaktyki w lokalizacji Soca

    2000 l.w.

    Prdko ruchu Soca wok Galaktyki

    220 km/s

    Okres penego obrotu Soca wok Galaktyki

    225 milionw lat

    NGC 3953

    4 galaktyki, ktre wygldaj podobnie do Drogi Mlecznej

    NGC 5970

    NGC 7723NGC 7329

    odlego rednica

    NGC 3953 55 106 l.w. 95 000 l.w.

    NGC 5970 105106 l.w. 85 000 l.w.

    NGC 7329 140106 l.w. 140 000 l.w.

    NGC 7723 80106 l.w. 90 000 l.w

  • 22

    Nasza Galaktyka - Droga Mleczna

    Mapa ta powstaa poprzez naniesienie na wsprzdne kadej widocznej goym okiem gwiazdy. Mapa jest naniesiona na wsprzdne galaktyczne - paszczyzna Drogi Mlecznej przechodzi przez rodek mapy i przypisana jej jest zerowa szeroko galaktyczna, natomiast zerowa dugo wskazuje bezporednio na centrum Galaktyki. Wszystkie 88 gwiazdozbiorw zostao zaznaczone na mapie, chocia same konstelacje nie maj ju takiego znaczenia, gdy w ich skad wchodz gwiazdy o bardzo rnych odlegociach i std najczciej nie s powizane midzy sob w aden szczeglny sposb.

  • 23

    Wszechwiat w odlegoci 500.000 lat wietlnych: galaktyki satelickie

    Droga Mleczna jest otoczona przez kilka galaktyk karowatych, zawierajcych typowo po kilkadziesit milionw gwiazd, co jest bardzo nisk wartoci w porwnaniu z cakowit gwiezdn populacj naszej Galaktyki. Mapa pokazuje wszystkie spord najbliszych galaktyk karowatych, zwizanych siami grawitacyjnymi z Droga Mleczn, ktrej okrenie zabiera im miliardy lat. Liczba duych galaktyk = 1, liczba galaktyk karowatych = 9, liczba gwiazd = 225 miliardw

  • 24

    Supergromada w Pannie (Supergromada Lokalna) 100 milionw lat wietlnych

    Droga Mleczna jest jedn z trzech wikszych galaktyk nalecych do grupy galaktyk zwanej Ukadem Lokalnym, ktry zawiera take kilka tuzinw galaktyk karowatych. Prawie wszystkie galaktyki zostay przedstawione na mapie, ale naley wzi pod uwag, i wikszo galaktyk karowatych tak sabo wieci, e prawdopodobnie jeszcze kilka czeka na odkrycie. Liczba grup galaktyk = 200 duych galaktyk = 2500, liczba galaktyk karowatych = 25 000, liczba gwiazd = 200 biliardw

  • 25

    Wszechwiat w odlegoci 1 miliarda lat wietlnych

    Galaktyki i gromady galaktyk nie s rozoone jednolicie we Wszechwiecie, ale zbieraj si w ogromne gromady, warstwy i ciany galaktyk, przeplatane duymi pustkami, w ktrych, jak si wydaje, istnieje tylko niewielka liczba galaktyk. Powysza mapa pokazuje wiele z tych supergromad, wczajc w to Supergromad w Pannie, ktra jest jedn z mniejszych supergromad, a nasza Galaktyka jest tylko jednym z jej mniejszych skadnikw. Caa mapa zawiera w przyblieniu 7 procent rednicy widzialnej czci Wszechwiata. Pojedyncze galaktyki s zbyt mae, aby umieci je na mapie i std kady punkt reprezentuje grup galaktyk.

  • 26

    Rozmiar Wszechwiata

    Widzialna cz Wszechwiata wydaje si posiada promie 14 miliardw lat wietlnych, mwic najprociej dlatego, e Wszechwiat istnieje od okoo 14 miliardw lat. wiato od odleglejszych obiektw po prostu nie miao wystarczajco czasu, aby do nas dotrze. Z tego powodu kady we Wszechwiecie moe uwaa, e jest w rodku swojego widzialnego wszechwiata. Dokadna skala Wszechwiata jest skomplikowana przez fakt jego rozszerzania si. Galaktyki, ktre widzimy blisko brzegu obserwowalnej czci Wszechwiata wyemitoway wiato, gdy byy znacznie bliej nas i prawdopodobnie teraz s znacznie dalej.

    Prawdziwy rozmiar Wszechwiata musi by jednak o wiele wikszy, ni jego cz, ktr widzimy. Geometria Wszechwiata sugeruje, e moe on mie nieskoczone rozmiary i bdzie si rozszerza wiecznie. Nawet jeli Wszechwiat nie jest nieskoczony, to widzialna jego cz musi by jedynie malek drobin daleko wikszej caoci.

    Gbokie Pole Hubble'a

    Prawie kady obiekt na tym obrazie jest galaktyk lec rednio w odlegoci 5 do 10 miliardw lat. Galaktyki ujawnione tutaj posiadaj wszystkie moliwe ksztaty i kolory

  • 27

    Przepis na Wszechwiat (skadniki)

    Slajd 1Slajd 2Slajd 3Slajd 4Slajd 5Slajd 6Slajd 7Slajd 8Slajd 9Slajd 10Slajd 11Slajd 12Slajd 13Slajd 14Slajd 15Slajd 16Slajd 17Slajd 18Slajd 19Slajd 20Slajd 21Slajd 22Slajd 23Slajd 24Slajd 25Slajd 26Slajd 27