FIZIKA IN ASTRONOMIJA Nina Kastelic Matic Smrekarzlahkoto.si/files/foto/izobrazevanje/raziskovalne/2012/raziskovalne... · 7 SPEKTRALNI TIP ARVA TEMPERATURA O modra 30000 K belo modra

ČAS VRTENJA SONCA

FIZIKA IN ASTRONOMIJA

Raziskovalna naloga

Učenca: Nina Kastelic, Žan Kastelic

9. razred

Mentorica: Maja Karlovčec

Somentor: Matic Smrekar

Šolsko leto: 2011/2012

OSNOVNA ŠOLA KAŠELJ

2

POVZETEK

V poročilu raziskovalne naloge sva predstavila, kako hitro se vrtijo posamezni deli Sonca. To

sva izmerila s pomočjo njegovih peg. V nalogi sva opisala, kako sva opazovala Sonce,

opremo, ki sva jo potrebovala za opazovanje, kako sva projicirala in fotografirala Sonce. S

pomočjo teleskopa sva fotografirala Sonce in njegove pege. Izbrala sva nekaj peg, ki sva jih

opazovala več dni in iz tega izračunala vrtilno dobo Sonca.

Cilj najine raziskovalne naloge je bil izračunati čas vrtenja Sonca s pomočjo njegovih peg.

Ključne besede: Sonce, čas vrtenja Sonca, Sončeve pege.

3

Kazalo

1. UVOD ................................................................................................................................................... 5

2. O SONCU ............................................................................................................................................. 6

2.1 NOTRANJA ZGRADBA .................................................................................................................... 7

2.2 ATMOSFERA ................................................................................................................................... 8

2.2.1 FOTOSFERA ............................................................................................................................. 8

2.2.2 KROMOSFERA ......................................................................................................................... 8

2.2.3. KORONA................................................................................................................................. 9

3. KRAJI IN ČASI OPAZOVANJ ................................................................................................................. 10

4. OPREMA ............................................................................................................................................ 11

4.1 Teleskop....................................................................................................................................... 11

4.2 Filter ............................................................................................................................................. 11

4.3 Montaža ....................................................................................................................................... 12

4.4 Prizma .......................................................................................................................................... 13

4.6 Iskalo ............................................................................................................................................ 14

4.7 Adapter ........................................................................................................................................ 14

4.8 Uteži ............................................................................................................................................. 15

5. VARNO OPAZOVANJE SONCA ............................................................................................................ 15

5.1 Kako pride do poškodbe očesa? .................................................................................................. 15

5.2 Kakšna je ustrezna zaščita pred gledanjem Sonca ali opazovanjem Sončevega mrka? .............. 16

5.3 Kakšen je razpon poškodb? ......................................................................................................... 16

5.4 Kdo nam lahko pomaga pri poškodbi mrežnice? ........................................................................ 16

5.5 Kako vemo, ali smo si poškodovali mrežnico? ............................................................................ 16

5.6 Ali je razlika pri otrocih in starših? .............................................................................................. 17

5.7 Ali je bolj nevaren delni ali popolni mrk? .................................................................................... 17

5.8 Ali so sončna očala dovolj dobra zaščita za gledanje v Sonce? ................................................... 17

5.9 Ali lahko varno fotografiramo Sonce? ......................................................................................... 17

5.10 Ali je potrebno takoj oditi k zdravniku, če opazimo poškodbe mrežnice? ................................ 17

6. PROJICIRANJE SONCA ........................................................................................................................ 17

7. FOTOGRAFIRANJE SONCA ................................................................................................................. 18

8. OBDELAVA FOTOGRAFIJ .................................................................................................................... 18

9. HELIOGRAFSKA DOLŽINA IN ŠIRINA PEG OB DOLOČENEM ČASU ..................................................... 21

10. IZRAČUN VRTENJA SONCA ............................................................................................................... 24

11. IZPELJAVA FORMULE ZA ČAS VRTENJA SONCA ............................................................................... 24

4

12. REZULTATI........................................................................................................................................ 27

13. RAZPRAVA ....................................................................................................................................... 30

14. ZAKLJUČEK ....................................................................................................................................... 31

15. SEZNAM UPORABLJENE LITERATURE .............................................................................................. 32

16. PRILOGA ........................................................................................................................................... 33

16.1 Tabele koordinat peg po posameznih dnevih ........................................................................... 33

5

1. UVOD

Za pisanje raziskovalne naloge sva se odločila, ker v šoli obiskujeva izbirni predmet iz

astronomije, poleg tega pa sva bila lansko leto med poletnimi počitnicami na astronomskem

taboru SMART, kjer so naju še bolj navdušili za astronomijo.

Odločila sva se, da bova raziskovala Sonce. Razlog za to odločitev je, da sva že večkrat slišala,

da ima Sonce svoje cikle, v katerih se spreminja njegova aktivnost. Potem sva slišala, da je

kar nekaj časa mirovalo in da astronomi že nestrpno pričakujejo, kdaj se bo ponovno

»zbudilo.« Ravno v času, ko sva razmišljala o temi raziskovalne naloge, pa sva izvedela, da je

postalo ponovno aktivno. To se nama je zdelo zelo zanimivo in sva ga želela bolje spoznati.

V pomoč pri pisanju teoretičnega dela naloge so nama bile knjige in astronomska revija

Spika.

Pri pisanju raziskovalne naloge je pomembno, da vemo nekaj osnovnih podatkov o Soncu. Z

merjenjem časa vrtenja Sonca sva veliko izvedela o Soncu in o tem, kako hitro se vrti.

Spoznala sva tudi delo s teleskopi in fotografijo nebesnih teles.

6

2. O SONCU

Sonce je edina zvezda v Osončju in njegovo središče. Okoli Sonca krožijo vsi planeti, asteroidi,

meteoriti, kometi in medzvezdni prah. Sonce se je rodilo v velikem oblaku prahu in plina pred

približno 4,6 milijardami let. Sonce ima 750-krat večjo maso kot vsi planeti v Osončju skupaj,

vsebuje več kot 99,8 % celotne mase Sončevega sistema. V središču Sonca je temperatura

približno 15 milijonov stopinj Celzija. Od Zemlje je oddaljeno 150 000 000 kilometrov. Tej

razdalji pravimo tudi astronomska enota. Svetloba, ki potuje s Sonca, lahko Zemljo doseže v

približno osmih minutah.

Premer Sonca meri 1 392 000 km, površina 6,09 ∙ 1012 km2, prostornina 1,41 ∙ 1027 m3, masa

2 ∙ 1030 kg (masa Sonca je približno 330 000-krat večja od mase Zemlje). Gostota Sonca znaša

1408 kg/m3. Povprečna gostota Sonca je skoraj 4-krat manjša od povprečne gostote Zemlje. V

središču Sonca je gostota največja, proti površju pa pada.

Sonce je najsvetlejši objekt na nebu z navidezno magnitudo –26,76. Nikoli ga skozi teleskop ne smemo opazovati z nezaščitenimi očmi. Varno ga lahko opazujemo le s posebnimi filtri. Absolutna magnituda je 4,83. Navidezna magnituda je izsev, kot ga vidimo z Zemlje. Absolutna magnituda pa je izsev zvezd, kakršen je v resnici, in ne tak, kot ga vidimo z Zemlje.

Sončeve pege, blišči (izbruhi na Soncu) in loki plazme so pojavi, ki imajo izvor, povezan z močnim magnetnim poljem. Magnetno polje nastaja zaradi vrtenja Sonca. Na ekvatorju se Sonce vrti hitreje kakor na polih. Območja na ekvatorju se zavrtijo najhitreje, enkrat v 25 dneh, na polih pa je vrtilna doba 34 dni.

Na Soncu se sprošča jedrska fuzija, ki jo občutimo kot sevanje. Jedrska fuzija je proces, v katerem zvezda proizvaja svojo svetlobo, toploto in energijo. To se dogaja v jedru zvezde. Jedro se segreje na več milijonov stopinj Celzija. Nato energija potuje do površine in izžari v vesolje.

Premer Sonca je 109-krat večji od premera Zemlje. Od središča Galaksije je oddaljeno okoli 25 000 svetlobnih let. Za obhod okoli središča Rimske ceste potrebuje 225 milijonov let. Sonce je za nas posebna zvezda, saj omogoča življenje na našem planetu. S pomočjo Sonca rastline proizvajajo fotosintezo, ki je pomembna za življenje.

V primerjavi s planeti je Sonce zares veliko, če ga primerjamo z ostalimi zvezdami v naši Galaksiji pa spada med manjše zvezde. Sonce spada med rumenooranžne zvezde spektralnega tipa G.

7

SPEKTRALNI TIP BARVA TEMPERATURA

O modra 30000 K

B belo modra 20000 K

A bela 10000 K

F belo rumena 8000 K

G rumena 6000 K

K oranžna 4000 K

M rdeča 3000 K

Vrtilna os Sonca je na ekliptiko (navidezna ravnina, po kateri se Sonce giblje) nagnjena za 7,2

stopinje. Sonce se v povprečju zavrti okoli svoje osi enkrat v 27 dneh, zato ga uvrščamo med

zvezde, ki se vrtijo počasi. Posamezni deli Sonca se vrtijo različno. To kaže, da ni trdno telo,

ampak je plinasto.

2.1 NOTRANJA ZGRADBA Sonce je sestavljeno večinoma iz vodika, saj predstavlja kar 73 % njegove mase, helij 26 %,

preostali odstotek pa predstavljajo ostali plini, in sicer v zelo majhnih količinah. Osrednji del

Sonca je jedro, v katerem se vsako sekundo 600 milijonov ton vodika pretvori v helij. Pri tem

se sprošča zelo veliko energije. Od svojega rojstva je porabilo približno polovico vodika v

svojem jedru. Dovolj ga ima še za naslednjih 5 milijard let.

Zgradba Sonca http://www2.arnes.si/~mborion4/ado_slo/astronomija/osoncje/sonce/zgradba_sonca.html,

(18. 1. 2012)

http://www2.arnes.si/~mborion4/ado_slo/astronomija/osoncje/sonce/zgradba_sonca.html

8

2.2 ATMOSFERA

2.2.1 FOTOSFERA

Vidnemu površju Sonca pravimo fotosfera. Fotosfera je od 300 do 400 km debela plast in

oddaja večji del svetlobe s Sonca. Skoznjo se energija prenaša s sevanjem. Na dnu fotosfere je

temperatura približno 5700 °C, v višjih plasteh je nižja. Granule so stebri plina, ki prodrejo na

površje iz nižjih plasti. Ko se plini ohladijo, potonejo nazaj v globino, na površje pa že

prihajajo novi plini. Granule živijo malo časa, le nekaj minut. Merijo okrog 1000 km, v vsakem

trenutku je na površju 2 milijona granul. Če pa se snov na Soncu giblje v večjih količinah, jim

pravimo supergranule. V povprečju so velike 32 000 km, v vsakem trenutku jih je na Soncu

2000. Supergranule živijo okrog 20 ur. Pomemben pojav v fotosferi so tudi Sončeve pege. Pri

večjih pegah je osrednji del zelo temen in mu pravimo senca, okoli pa je svetlejše območje, ki

se imenuje polsenca. Manjše pege izginejo v nekaj urah, večje pege pa ostanejo več dni ali

mesecev. Manjše pege so večje od granul in se imenujejo pore, velike pege pa so nekajkrat

večje od Zemlje. Pege se lahko pojavijo same, večkrat pa se pojavijo v skupinah, v katerih je

lahko celo sto peg. Ena pega je vodilna, to je ista, ki je prva v smeri vrtenja Sonca, druga je

spremljevalka, ki ji sledi zadaj. V bližini polov jih ni, pojavljajo se v pasu med 5 in 45

stopinjami Sončeve širine. Fotosferi sledi 2000 km debela rdeča kromosfera.

Pojav: pega. Foto: Matic Smrekar. http://adl.si/sites/default/files/sunspot_1092_2010-08-08.jpg

2.2.2 KROMOSFERA

Kromosfera se deli na tri plasti. Nižja kromosfera sega do 1500 km nad fotosfero, srednja

kromosfera leži med 1500 in 4000 km, zgornja kromosfera pa se širi od 4000 do 10 000 km. V

nižjih slojih kromosfere temperatura pada z oddaljenostjo od fotosfere. Na dnu kromosfere je

temperatura 4500 °C, z višino pa se veča do 20 000 °C. Pomemben pojav v kromosferi so

spikule ali Sončevi vodometi. Dosežejo višino med 7000 in 9000 km. V vsakem trenutku je v

kromosferi okrog milijon spikul. Najpomembnejši pojav v kromosferi pa so blišči in

protuberance. Blišči so podobni vulkanom, iz katerih bruha snov iz Sonca. Odvijajo se po vsej

http://adl.si/sites/default/files/sunspot_1092_2010-08-08.jpg

9

globini Sončeve atmosfere. Energija ob Sončevem blišču je enaka energiji, ki bi se sprostila,

če bi naenkrat eksplodiralo milijon 100-megatonskih vodikovih bomb. Protuberance so curki,

ki jih lahko ob popolnem mrku vidimo na robu Sonca. Protuberance so različnih oblik in

velikosti. Spikule so kot majhne protuberance.

Protuberance v povprečju trajajo tri Sončeve obrate, nekatere pa tudi več let. Največkrat se

pojavijo v obliki mirnih protuberanc, ki dolgo živijo. Dolge so približno 200 000 km, včasih,

vendar zelo poredkoma, pa se raztegnejo tudi do 1 900 000 km. Dvignejo se do višine 50 000

km, široke pa so do 6 000 km. Temperatura mirnih protuberanc je okoli 15 000 °C. Po obliki

so podobni mostu ali viaduktu. Poleg mirnih pa se pojavljajo tudi aktivne protuberance.

Razvijajo se zelo hitro (od 10 minut do nekaj ur), pojavljajo pa se na Sončevi širini. Povprečna

temperatura v aktivni protuberanci je za 10 000 °C višja kot v mirnih protuberancah. V bližini

peg se pojavljajo eruptivne protuberance. Te se dvigajo veliko višje (lahko presežejo tudi

milijon kilometrov). Najpogosteje so v obliki loka.

Pojav: izbruh. Foto: Matic Smrekar. http://adl.si/fotografije/opazovanje/sonce/2011-11-13/Sun_G_13_11_2011_143353obd.jpg

2.2.3. KORONA

Zunanja plast Sončeve atmosfere je korona. Širi se od 10 000 km nad fotosfero do 6 960 000

km. To je območje redke, vroče plazme. Kemijska sestava je enaka kot drugje na Soncu.

Temperatura v koroni je zelo visoka, približno 2 000 000 °C. Plast korone je debela več

milijonov kilometrov. Delimo jo na notranjo in zunanjo. Notranja ali z drugim imenom K

korona je svetlejša in se širi do 200 000 km nad kromosfero. Zunanja ali F korona ima v svoji

plasti delce (plin in prah), ki obkrožajo Sonce in sipajo njegovo svetlobo. V koroni opazimo

veliko oblik: pramene, loke, izbruhe, perjanice … Hladnejša področja korone, kjer je snov bolj

gosta, vidimo kot temne votline, skozi katere lahko delci odletijo v medplanetni prostor, nato

pa naprej v vesolje. Največje votline imajo premer več 100 000 km. Delce na zunanjem delu

http://adl.si/fotografije/opazovanje/sonce/2011-11-13/Sun_G_13_11_2011_143353obd.jpg

10

korone Sonce stalno odpihuje v medplanetni prostor s hitrostjo 500 km/s. Temu pravimo

Sončev veter. Do Zemlje potrebujejo 10 dni. Sončev veter poganjata visoka temperatura in

tlak. Sonce nenehno izpareva in s tem izgublja maso, ki jo odnaša Sončev veter. Sončev veter

ima zelo majhno gostoto. Sonce, ki vsako sekundo odda 108 oz. 109 kg snovi, je s tem

načinom od nastanka do danes izgubilo le 0,01 % svoje mase. Najlažje je korono opazovati

med popolnim Sončevim mrkom.

Pojav: korona. http://www.1koeln.eu/202760.html (10. 3. 2012)

3. KRAJI IN ČASI OPAZOVANJ

Na začetku sva imela z opazovanji kar nekaj težav. Prvih nekaj dni Sonca nisva mogla

opazovati, ker ni bilo lepega vremena. Megla se je v Ljubljani zadrževala zelo dolgo. Zato smo

se odločili, da gremo v soboto, 4. 12. 2011, Sonce opazovat v Portorož. Takoj, ko smo prišli

ven iz Ljubljane, se je pokazalo Sonce.

Prvi dan opazovanja v Portorožu sva odlično opravila. Postavitev teleskopa nama ni delala

težav, malo se je zapletlo le pri uporabi fotoaparata, ker sva to prvič počela. Težavo sva hitro

rešila.

Naslednji dan, v nedeljo, sva odšla opazovat na Trebeljevo. Teleskop sva postavila na vrhu

hriba, na parkirišču blizu cerkve. Višje sva odšla, ker je bilo jasno, v dolini pa je bila še megla.

Tudi tokrat nama je šlo v redu, brez težav. Opazovati sva začela že dopoldne, ker nisva želela,

da nama Sonce zaide, preden bi ga fotografirala.

Naslednje dni sva opazovala doma na balkonu. Poskusila sva opazovati čim več dni zapored,

da bi dobila natančnejše rezultate, vendar nama ni vedno uspelo. Včasih je Sonce zašlo,

http://www.1koeln.eu/202760.html

11

preden sva prišla domov iz šole, včasih pa so ga zakrivali oblaki in nisva uspela narediti

uporabnih fotografij.

Med vikendi sva Sonce fotografirala in opazovala večinoma dopoldne, med tednom pa sva

opazovala popoldne, ko sva prišla iz šole. Med vikendi nama je uspelo opraviti šest

opazovanj, med tednom pa petnajst. Nato sva slike iz fotoaparata naložila na računalnik.

4. OPREMA

Teleskop, montažo in ostalo dodatno opremo sva si sposodila pri Astronomskem društvu

Labod.

4.1 Teleskop

Uporabila sva teleskop s premerom 150 mm in z goriščno razdaljo 1200 mm. Bolje je imeti

teleskop z večjim premerom, ker ujame več svetlobe in bolje razloči objekte na nebu.

Teleskop, ki sva ga uporabljala, ima goriščno razmerje f/8. To dobimo tako, da goriščno

razdaljo delimo s premerom objektiva.

Teleskop (foto: Žan Kastelic)

4.2 Filter

Sonce je najsvetlejše telo na nebu, zato vanj ne smemo gledati, ne da bi si pri tem zaščitili

oči. Neposredno vanj lahko gledamo le s posebnimi očali, ki imajo mylar folijo. Za opazovanje

so primerna tudi varilna stekla, ki imajo številko 12 ali več. Večina prodanih varilnih stekel

ima številko 6 in ta niso primerna.

Folija mylar je najprimernejša zaščita za opazovanje Sonca. Mylar odbije kar 97 % svetlobe.

12

Filter s sprednje strani (foto: Nina Kastelic)

Filter od zadaj (foto: Nina Kastelic)

4.3 Montaža

Kot stojalo za teleskop sva uporabila montažo EQ6. Lahko jo obračamo na dva načina. Prvi

način je, da se teleskop na montaži premika okrog osi, ki je usmerjena v Severnico, drugi

način pa je, da se premika od Severnice proti nebesnemu ekvatorju.

13

Montaža EQ6 ima vgrajen motorček za sledenje, ki pa ga midva nisva uporabljala. Motorček

deluje na elektriko in se ga uporablja za sledenje zvezd, planetov, meglic in galaksij.

Montaža ima polarno iskalo, ki omogoča, da opazovalec najde zvezdo Severnico in tako

vključi sledenje izbranemu pojavu. Tudi te funkcije nisva uporabljala, saj za najine namene ni

bilo potrebno.

Montaža z eno utežjo in tremi nogami (foto: Žan Kastelic)

4.4 Prizma

Uporabljala sva 90° diagonalno prizmo. Prizma vstopajoči svetlobi spremeni smer in

omogoča lažja opazovanja. Prizma ima vgrajeno zrcalo, ki odbija svetlobo v okular.

Namenjena je astronomskim opazovanjem.

Prizma (foto: Žan Kastelic)

14

4.5 Okularji

Uporabljala sva Celestronove okularje. Na izbiro sva imela 8 mm, 20 mm in 25 mm okular.

Okular je nameščen v gorišču objektiva in je namenjen vizualnim opazovanjem.

1. 2. 3.

1. 8 mm okular (foto: Žan Kastelic), 2. 20 mm okular (foto: Žan Kastelic), 3. 25 mm okular (foto: Žan Kastelic).

4.6 Iskalo

Sonca ne smemo iskati z iskalom! Iskalo moramo nujno pokriti s pokrovčkom, najbolje pa je,

da ga kar odstranimo. Če pogledamo Sonce skozi iskalo, je to usodno za naše oči.

Iskalo (foto: Žan Kastelic)

4.7 Adapter

Adapter namestimo na fotoaparat, nato pa fotoaparat namestimo na teleskop. Fotoaparat je

preko adapterja pritrjen na teleskop.

Adapter(foto: Nina Kastelic)

15

4.8 Uteži

Pri opazovanju sva imela 2 uteži. Uporabljamo jih za obtežitev, da se teleskop ne prevrne.

Utež (foto: Nina Kastelic)

5. VARNO OPAZOVANJE SONCA

Sonce je najsvetlejše telo, ki ga vidimo na nebu. Sončeva svetloba je tako močna, da si vid

lahko za vedno poškodujemo. Včasih, ko so opazovali Sonce, so ga projicirali na zaslon za

okularjem. Prednost tega je, da lahko Sonce opazuje več ljudi hkrati. Za tiste čase je bil to

najbolj varen način opazovanja. Danes opazovalci Sonca večinoma uporabljajo folijo mylar.

5.1 Kako pride do poškodbe očesa?

Vsi žarki (npr. ultravijolični, infrardeči, vidna svetloba in drugi) so nevarni. Posebej nevarni so

tisti, ki jih ne vidimo, vseeno pa povzročajo poškodbe (infrardeči, ultravijolični).

Za naše oči je največja škoda, če neposredno gledamo v Sonce, ker si na mrežnici lahko

poškodujemo čutilne celice – čepke in paličice. Poškodba nastane, ko očesna leča naredi

sliko na mrežnici. Če je ta svetloba premočna, na mrežnici nastanejo majhne (ali celo večje)

slepe točke.

Nevarnost je enaka, če gledamo v Sonce na običajen dan ali če gledamo Sončev mrk. Zato je

najbolje, da ko gledamo Sonce ali Sončev mrk, gledamo s posebnimi očali, če pa gledamo

skozi teleskop, je nujno, da uporabljamo folijo mylar.

Mrežico si lahko poškodujemo začasno ali trajno. Začasno lahko traja od nekaj ur do nekaj

dni. Poškodba je odvisna od tega, koliko svetlobe pade na mrežnico. Na mrežnici ni

16

bolečinskih čutnih celic, ki bi nas opozorile, da je svetloba premočna in da naj ne gledamo

več. Sončeva svetloba je moteča, ni pa boleča, da bi zato odmaknili oko.

Poškodbo pogosto opazimo nekaj ur po opazovanju, ko je škoda na mrežnici že narejena in

se je ne da več popraviti.

Pri opazovanju Sonca ni nujno, da pride do popolne slepote. Periferni vid lahko ostane npr.

ohranjen, poškoduje pa se nam centralni vid, brez katerega ne moremo brati, voziti in

normalno delovati.

5.2 Kakšna je ustrezna zaščita pred gledanjem Sonca ali opazovanjem

Sončevega mrka?

Dovolj varna za uporabo so očala z mylar folijo. Ta očala so poceni in dostopna. Očala morajo

imeti oznako CE (Conformité Européene). To pomeni, da izdelek izpolnjuje bistvene zahteve

za varnost. Med varna očala spadajo še vsa tista, ki imajo leče z zaščitnim steklom,

označenim s številko 12 ali več (npr. varilno steklo). Večina varilnih stekel ima številko 6,

torej je manjša od 12 in ni primerna za opazovanje Sonca!

5.3 Kakšen je razpon poškodb?

Razpon poškodbe je odvisen od tega, koliko časa smo izpostavljeni Soncu. Lahko pride samo

do poškodbe v centralnem delu očesa, ki ga opazimo kot temno liso v smeri pogleda. Lahko

pride do poškodbe, ko ne moremo razlikovati barv. Ta pojav imenujemo barvna slepota. Če

je poškodba manjša, se lahko čepki in paličice obnovijo (čutnice na mrežnici). V primeru

hujše poškodbe čutnic na mrežnici je lahko poškodba trajna.

5.4 Kdo nam lahko pomaga pri poškodbi mrežnice?

Pri poškodbi nam zdravniška pomoč ne more pomagati. Vid se lahko popravi samodejno, kar

je prepuščeno naravnim procesom v mrežnici. Če pa gre za popolno okvaro vida, torej so

celice uničene, se ne morejo več obnoviti in temne lise na vidnem polju ostanejo za vedno.

5.5 Kako vemo, ali smo si poškodovali mrežnico?

Prvi znaki se lahko pokažejo takoj, lahko pa šele čez nekaj ur. Med prve znake spadajo

prikazovanje lis pred očmi in slabše zaznavanje barv.

17

5.6 Ali je razlika pri otrocih in starših?

Razlika je. Otroška očesna leča vpije manj ultravijoličnih žarkov kot odrasla, zato je poškodba

lahko hujša. Najbolje je, če otroci Sonca sploh ne opazujejo, ker so zaščitna očala narejena za

odrasle in se ne prilagajajo otrokom.

5.7 Ali je bolj nevaren delni ali popolni mrk?

Bolj nevaren je delni Sončev mrk. Ko Luna delno zakrije Sonce, se zenica bolj razširi in je

mrežnica očesa bolj izpostavljena. Pogosto se bo mrk zgodil ravno ob urah, ko bo

infrardečega in ultravijoličnega sevanja največ.

5.8 Ali so sončna očala dovolj dobra zaščita za gledanje v Sonce?

Ne! Zatemnjena stekla sončnih očal prepuščajo preveč infrardeče svetlobe, ki povzroča

poškodbe v rumeni pegi.

5.9 Ali lahko varno fotografiramo Sonce?

Najbolj nevarno je, če želimo Sonce fotografirati ali ga opazovati z daljnogledom ali

teleskopom. Pri tem moramo nujno uporabiti folijo mylar. Ker leče v teleskopu ali v

daljnogledu zberejo veliko svetlobe, je možnost poškodbe vida ali fotoaparata zelo verjetna.

Če želimo Sonce fotografirati, moramo torej nujno uporabiti zaščitno folijo.

5.10 Ali je potrebno takoj oditi k zdravniku, če opazimo poškodbe mrežnice?

Najbolje je, da takoj odidete k zdravniku. Ker zdravila in terapije ni, vam bo zdravnik verjetno

priporočal, da je najbolje, če se zaprete v temen prostor in mižite. Če lisa pred očmi ne bo

izginila do naslednjega dne, pa se odpravite k svojemu okulistu, kjer boste imeli možnost

testiranja vidnih čutnic.

6. PROJICIRANJE SONCA

Najbolj varno opazovanje Sonca je, da ga projiciramo na bel zaslon. To opazovanje je precej

varno, ima pa še to prednost, da ga lahko opazuje več ljudi hkrati. Edina težava je v tem, da

lahko zažgemo ohišje teleskopa ali okularja. Zato moramo ohišje nujno prekriti s kartonom.

Karton mora imeti izrezano luknjo s premerom približno polovice premera objektiva. To

enostavno izdelamo iz tršega kartona in jo nastavimo pred objektiv. Karton moramo na

18

teleskop pritrdi zelo trdno, tako da ga ne odpihne manjši sunek vetra ali premikanje

teleskopa. Pri refraktorjih je odprtina lahko samo v središču, pri reflektorjih pa naj bo

odprtina odmaknjena iz središča.

Za projektiranje Sonca na zaslon potrebujemo bel, gladek in raven zaslon. Zaslon mora biti

večji od premera Sonca. Zaslon postavimo pravokotno na teleskop za okular. Če želimo sliko

Sonca videti bolje, lahko sliko zatemnimo s kosom papirja. To opazovanje je precej varno in

Sonce lahko opazuje več ljudi hkrati. Tako je manjša verjetnost poškodb.

Pri projiciranju je dobro vedeti še, da čim večja je slika, manj svetla je. Slika je manj svetla,

ker se svetloba razporedi na večjo površino. Opazovanje je boljše, če opazujemo z

zasenčenim zaslonom. Ko opazujemo Sonce, moramo iskalo zapreti s pokrovčkom, najbolje

pa je, če ga kar odstranimo iz teleskopa.

7. FOTOGRAFIRANJE SONCA

Najprej sva postavila montažo na balkon. Na montažo sva privila teleskop. Spredaj na

teleskop sva nataknila folijo mylar. Nato sva na teleskop privila prizmo z 20 mm okularjem.

Eden je iskal Sonce skozi okular, drugi pa je na montaži privijal in odvijal vijak za pritrditev

teleskopa. Nato sva odstranila prizmo z okularjem in nanj privila fotoaparat z adapterjem.

Gumb sva zavrtela na funkcijo M-manual, ki omogoča, da si fotograf sam nastavi nastavitve.

Ko je vsak od naju naredil nekaj fotografij z različno ostrino, sva ugasnila fotoaparat. Najprej

sva teleskop odmaknila stran od Sonca, da ne bi slučajno pred tem odmaknila folije s

teleskopa in si poškodovala oči. Na koncu sva s teleskopa vzela dol še folijo in fotoaparat.

8. OBDELAVA FOTOGRAFIJ

Fotografije sva naložila na računalnik. Nato sva jih v programu Photoshop pravilno obrnila – s

severom Sonca navzgor. Obračanju slik je nato sledilo poimenovanje peg. Na najboljši sliki

tistega dne sva v programu Gimp razbrala položaj peg na fotografiji. Za vsak posamezni dan

sva v programu Excel naredila tabelo in vanjo napisala podatke koordinat peg. S pomočjo teh

sva prišla do končnih izračunov.

19

Foto: Nina Kastelic. Obdelava: Žan Kastelic.

Na Soncu sva poiskala koordinate središča. Nato sva vzela podatke koordinat peg in

koordinate središča Sonca odštela od koordinat peg.

R sva dobila tako, da sva v GIMP-u preko pege potegnila vzporednico z ekvatorjem. Nato sva

izmerila dolžino od levega do desnega roba Sonca in dobljeni rezultat delila z 2.

X koordinato pege sva nato delila z R. Na dobljenem številu sva uporabila funkcijo arcsin in

tako dobila kot med središčnim meridijanom Sonca (tisti, ki je obrnjen proti nam) in

meridijanom, ki gre skozi pego. To količino sva poimenovala L.

20

Foto: Nina Kastelic. Obdelava: Žan Kastelic.

21

Nato sva izmerila še navidezni premer Sonca v vertikalni smeri, Rs. Delila sva y pege in Rs in

na dobljenem rezultatu uporabila funkcijo arcsin. Tako sva dobila kot med ekvatorjem Sonca

in pego – B.

9. HELIOGRAFSKA DOLŽINA IN ŠIRINA PEG OB

DOLOČENEM ČASU

Nad tabelo je napisan datum in čas, ko je bila fotografija narejena.

4.12.2011 9:33

PEGA L B

1362 4,32 8,73

1363 14,56 –21,17

1664 16,74 21,43

1665 –3,5 16,4

1666 61,25 23

8.12.2011

14:23

PEGA L B

1362 –62,12 5,51

1363 –40,23 –23,76

1364 –35,94 16,98

1365 –64,2 16,8

1366 5,92 16,47

17.12.2011 13:15

PEGA L B

1376 2,11 40,14

23.12.2011

13:53

PEGA L B

1376 –65,76 10,52

1381 –29,14 –20,38

1384 31,17 17,04

22

25.12.2011 12:41

PEGA L B

1381 –55 –19

1384 4,95 14,16

1386 57,7 –15,68

1.1.2012

13:41

PEGA L B

1386 –32,74 –23,71

1388 13,8 –21,9

1389 26,84 –15,68

7.1.2012

10:47

PEGA L B

1388 –60,2 –25,5

1389 –51,35 –20,35

1391 20,88 11,87

1392 –37,29 17,08

1393 –21,5 17,08

8. 1. 2012

10:47

PEGA L B

1389 –58,3 –28,78

1391 6,3 11,93

1392 –31,22 12,99

1393 37,19 10,26

13.1.2012 14:26

PEGA L B

1391 –59,08 11,79

1395 4,19 23,77

1396 27,1 27,49

1397 33,6 –18

14.1.2012 12:41

PEGA L B

1395 –7,91 24,1

1396 16,83 42,24

1397 21,3 –17,3

21.1.2012

14:20

PEGA L B

1401 9,73 22,16

1402 30,05 33,13

1407 –22,59 25,34

22.1.2012 14:42

PEGA L B

1401 –28,38 15,16

1402 –10,19 28,28

1407 43,16 14,87

21.2.2012

11:04

PEGA L B

1420 –36,82 12,56

1422 –20,42 18,39

22.2.2012 16:25

PEGA L B

1420 –49,42 14,35

1422 –34,52 19,75

24.2.2012 10:21

PEGA L B

1422 –49,97 18,28

1423 58,14 19,58

25.2.2012

11:15

PEGA L B

1422 67,91 18,37

1423 56,76 17,08

23

26.2.2012

11:17

PEGA L B

1423 39,75 22,8

27.2.2012

8:43

PEGA L B

1423 31,93 16,51

29.2.2012

7:57

PEGA L B

1423 13,97 20,64

1. 3. 2012

15:12

PEGA L B

1423 –23,09 16,38

4. 3. 2012

12:08

PEGA L B

1423 –55,07 22,35

1428 41,19 –9,09

1429 67,55 21,76

6.3.2012

15:45

PEGA L B

1428 12,65 –7,55

1429 31,49 26,45

1430 15,03 28,7

7. 3. 2012

15:35

PEGA L B

1428 2,58 –8,63

1429 16,82 23,23

1430 2,99 27,24

9.3.2012

16:48

PEGA L B

1428 27,9 10,56

1429 10,12 23,69

1430 24,14 25,32

24

10. IZRAČUN VRTENJA SONCA

t = čas, ki je potreben za obhod pege okoli Sonca

čas med dvema uspešnima opazovanjema

L1 = položaj pege prvi uspešni dan opazovanja

L2 = položaj pege drugi uspešni dan opazovanja

Izmerjeni vrtilni čas Sonca sva morala popraviti še zaradi kroženja Zemlje okoli Sonca. Pega

na površju Sonca namreč navidezno prehiteva Zemljo, zato moramo hitrosti vrtenja pege

prišteti še hitrost kroženja Zemlje okoli Sonca.

11. IZPELJAVA FORMULE ZA ČAS VRTENJA SONCA

Obhodni čas Sonca sva morala popraviti, ker pri izračunih vrtenja pege nisva upoštevala

kroženje Zemlje okoli Sonca.

Legenda:

= kotna hitrost Sonca

= kotna hitrost Zemlje

= izmerjena kotna hitrost pege

= vrtilni čas Sonca

= obhodni čas Zemlje

= vrtilni čas izmerjene pege

25

Kako sva formulo izpeljala?

1. korak: Enačbe za kotno hitrost vrtenja.

2. korak: Kotno hitrost Sonca dobimo, če med seboj seštejemo izmerjeno kotno hitrost

pege in kotno hitrost vrtenja Zemlje okoli Sonca.

3. korak: Vstavimo v enačbo izraze za kotne hitrosti.

4. korak: Ker je v števcu povsod 2 , se vse krajša in v števcu ostane 1.

26

5. korak: Oba ulomka razširimo na skupni imenovalec. To naredimo tako, da imenovalec

prvega ulomka pomnožimo z imenovalcem drugega ulomka in obratno. V števcu pa števec

prvega ulomka pomnožimo z enako vrednostjo kot imenovalec istega ulomka (tu se

vrednosti ne zamenjata kot pri imenovalcu).

6. korak: Številka 1 v števcu ostane samo na levi strani enačbe, ker se na desni strani

vrednosti obeh ulomkov seštejeta.

7. korak. Ker nam številka 1 ostane samo na levi strani enačbe, formulo obrnemo. Tista

števila, ki so bila v števcu, bodo potem v imenovalcu, tista, ki so bila pa v imenovalcu, bodo v

števcu.

Po tej izpeljani formuli sva dobila čas vrtenja Sonca:

27

12. REZULTATI

Rezultate izračunov sva zbrala v spodnjo tabelo. Vanjo sva zapisala izračunani čas obhoda

pege, popravljeni čas zaradi kroženja Zemlje in heliografsko širino pege.

PEGA

OBHODNI ČASI PEG (preračunani z upoštevanjem vrtenja Zemlje)

[št. dni]

NAJINI IZMERJENI OBHODNI ČASI PEG

*št. dni+ B *°+

1362 21,9 23,3 7,12

1363 25,7 27,6 22,47

1364 26,6 28,7 19,21

1365 23,3 24,8 16,8

1366 25,4 27,3 19,7

1376 29,3 31,9 25,33

1381 25,6 27,5 19,8

1384 24,8 26,7 15,6

1386 26,0 28,0 19,7

1388 26,5 28,6 23,7

1389 25,5 27,4 17,3

1391 23,1 24,7 11,9

1391 26,3 28,3 11,86

1395 25,2 27,1 24,0

1396 29,3 31,9 34,9

1397 25,3 27,2 17,65

1420 31,8 34,8 13,5

1422 28,7 31,1 19,07

1422 19,8 20,9 18,3

1429 20,3 23,5 18,9

1429 22,5 24,0 24,8

1430 27,1 29,3 27,9

1430 31,8 34,8 26,3

28

Graf vrtilne dobe Sonca v odvisnosti od heliografske širine pege:

V zgornjem grafu je nekaj odstopanj. Glede na prebrano teorijo o Soncu sva pričakovala, da

bodo pege ležale nekje blizu skupne premice. Ker nekaj peg od te premice precej odstopa,

sva meritve in izračune še enkrat preverila. Dobila sva nov graf, kjer pege manj izstopajo.

Napake so nastale, ker nisva bila dovolj natančna pri določanju središča Sonca.

Nato sva izračunala povprečno vrtilno dobo peg za 5° široke intervale heliografske širine (5°-

10°, 10°-15° …). Za vse pege sva nato še izračunala absolutno napako.

29

Postopek izračuna povprečne vrtilne dobe peg bova opisala s pomočjo konkretnega primera

(20°-25°).

Legenda:

B = heliografska širina

čas = vrtilna doba pege

A.N. = absolutna napaka

interval 20-25°

B *°+ Čas *št. dni+ A.N. *št. dni+

22,47 27,36 0,6

24,8 24 -2,76

23,7 28,6 1,84

24 27,1 0,34

Povprečna vrtilna doba peg tega intervala je 26,76 dni.

Absolutno napako povprečne vrtilne dobe na tem intervalu sva izračunala tako, da 2/3

največjih absolutnih napak nisva upoštevala. Med preostalo 1/3 absolutnih napak sva izbrala

največjo absolutno napako (v tem primeru je 1/3 vseh podatkov ena meritev - označena z

zeleno - zato je to tudi absolutna napaka povprečne vrtilne dobe na tem intervalu).

Dobila sva naslednje rezultate:

Pri heliografski širini 5°-10° sva imela samo eno pego, ki ima obhodni čas 23,3 dni.

Pri heliografski širini 10°-15° sva izračunala povprečen čas 29,3 1,0 dneva.




Pri heliografski širini 30°-35° sva imela samo eno pego, ki ima čas 31,9 dni.

30

13. RAZPRAVA

Dobljeni rezultati kažejo, da pege, ki so od ekvatorja bolj oddaljene, potrebujejo dlje časa za

obhod okoli Sonca. Tiste pege, s katerimi sva midva računala, so se na Soncu pojavljale med

5 in 35 stopinjami heliografske širine in so potrdile dejstva iz literature. Med opazovanjem

Sonca, se ni nobena pega pojavila na 0°-5° heliografske širine.

Najine izmerjene podatke sva primerjala s pravimi rezultati, ki sva jih razbrala iz spodnjega

grafa.

http://www.jgiesen.de/sunrot/index.html (18. 4. 2012)

Med najinim opazovanjem Sonce ni imelo peg blizu pola, zato rezultatov za vrtenje peg okoli

polov nimava.

Pri heliografski širini 5°-10° sva izmerila, da je obhodni čas pege 23,3 dni, iz grafa razberemo,

da se pega zavrti v 24,5 dneva (zmotila sva se za 5 %). Na širini 10°-15° sva izračunala, da se

pege zavrtijo v 29,26 dneh, graf kaže 24,7 dni (zmotila sva se za 16 %). V intervalu med 15°-

20° sva izračunala, da se pege zavrtijo v 26,72 dneh, podatki iz grafa, da se v 25 (napaka je 6

%). Po najinih izračunih se pege na 20°-25° zavrtijo v 26,76 dneh, podatki iz grafa pa kažejo,

da se v 25,3 dneh (zmotila sva se za 5 %). Na širini 25°-30° sva izračunala, da se pege zavrtijo

v 32,9 dneh, podatek iz grafa kaže, da se zavrtijo v 25,7 dneh (napaka je 22 %). Na

heliografski širini od 30°-35° sva izračunala, da se pege zavrtijo v 31,9 dneh, iz grafa pa

razberemo , da se zavrtijo v 26,3 dneh (zmotila sva se za 18 %).

http://www.jgiesen.de/sunrot/index.html

31

Na grafu so označene točke, ki kažejo primerjavo najinih izračunov z resničnimi podatki. Iz

grafa lahko razberemo, da nekatere točke odstopajo. Najini izračuni, bi morali biti v isti liniji,

kot modre točke.

Najine meritve izstopajo med 5 % in 22 %. Opazila sva, da so najini rezultati v večini večji, kot

resnični rezultati. Predvidevava, da je na najine rezultate vplivalo dejstvo, da nisva

upoštevala, koliko je Sončev severni pol nagnjen proti nam oz. stran od nas.

14. ZAKLJUČEK

Iz raziskovalne naloge sva se naučila, da je natančnost zelo pomembna.

Spoznala sva, da lahko že manjše nenatančnosti na začetku raziskovanja pripeljejo do

nesmiselnih končnih rezultatov, saj se računanja med seboj povezujejo in se tako napake

prenašajo in povečujejo.

Na koncu sva imela nekaj težav, ker je bilo veliko računanja in veliko rezultatov, s katerimi

sva prišla do končnega rezultata. Bilo je kar nekaj formul, ki so se nama najprej zdele

nerazumljive, postopoma pa so nama z računanji in logičnim razmišljanjem postale

razumljive.

Zanimivo je bilo opazovanje s teleskopom, saj nimamo velikokrat možnosti, da bi z njim

opazovali. Vesela sva, ker sva imela to priložnost.

32

15. SEZNAM UPORABLJENE LITERATURE

1. Marino FONOVID, Sonce, Spika, let. 13, št. 5, 2005, str. 206–207, 234–238.

2. Vesolje. Velika ilustrirana enciklopedija (prevedla in uredila Andrej Guštin, Boštjan

Kambič), Ljubljana 2008.

3. Bojan KAMBIČ, Varno opazovanje Sonca, Spika, let. 13, št. 5, 2005, str. 254–259.

4. http://sl.wikipedia.org/wiki/Sonce ( 3. 3. 2012).

5. http://projekti.svarog.org/nase_osoncje/sonce.html ( 5. 3. 2012).

6. http://en.wikipedia.org/wiki/Sun ( 5. 3. 2012).

7. http://www.kvarkadabra.net/vesolje/teksti/mrk_oko.htm ( 4. 3. 2012).

8. http://www.jgiesen.de/sunrot/index.html (18.4.2012)

http://sl.wikipedia.org/wiki/Sonce

http://projekti.svarog.org/nase_osoncje/sonce.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Sun

http://www.kvarkadabra.net/vesolje/teksti/mrk_oko.htm

http://www.jgiesen.de/sunrot/index.html

33

16. PRILOGA

16.1 Tabele koordinat peg po posameznih dnevih

V prilogi predstavljava tabele koordinat peg za posamezni dan. Nad vsako tabelo sta

napisana datum in ura fotografije. Tiste pege, ki so označene z zeleno, se pojavijo naslednji

dan in sva jih uporabila za izračune.

PEGA v prvem stolpcu je oznaka pege. X pege je koordinata pege v vodoravni smeri glede na

središče Sonca, Y pege je točka, na kateri pega leži glede na središče Sonca v navpični smeri.

X sonca je širina Sonca, Y sonca pa njegova višina. R je razdalja od pege do levega roba Sonca

v vodoravni smeri.

4. 12. 2011 9:33

PEGA X pege Y pege X sonca Y sonca R

1361 3888 2912 1872 1880 1672

1362 3232 3008 1872 1880 1024

1363 2952 3488 1872 1880 652

1364 2912 2808 1872 1880 640

1365 3184 2832 1872 1880 936

1366 2408 2784 1872 1880 136

8. 12. 2011

14:23


1362 3364 1280 1876 1876 1812

1363 3056 1748 1876 1876 1448

1364 3016 1096 1876 1876 1436

1365 3340 1124 1876 1876 1760

1366 2404 1104 1876 1876 816

34

17. 12.2011 13:15


1374 3412 1780 1880 1872 1516

1375 3516 1356 1880 1872 1640

1376 2776 1140 1880 1872 848

1377 2712 1264 1880 1872 820

23. 12. 2011

13:53

PEGA

X pege

Y pege

X sonca

Y sonca

R

1376

2172

972

1884

1884

1812

1381

1756

1476

1884

1884

1364

1382

1636

1492

1884

1884

1236

1383

972

1044

1884

1884

620

1384

876

868

1884

1884

480

25. 12. 2011

12:41


1381 3260 1476 1880 1864 1668

1384 2452 940 1880 1864 880

1385 2816 1508 1880 1864 1176

1386 1760 1424 1880 1864 164

35

1. 1. 2012 13:41


1386 2700 2208 1880 1880 1376

1388 2016 2200 1880 1880 704

1389 1808 2084 1880 1880 524

7. 1. 2012 10:47


1388 3514 2354 1886,5 1886,5 1633

1389 3459 2238 1886,5 1886,5 1644

1391 2436 1716 1886,5 1886,5 588

1392 3289 1633 1886,5 1886,5 1419

1393 3080 1633 1886,5 1886,5 1227

8. 1. 2012 10:47


1389 3195 2068 1886 1898 1628

1391 2370 1419 1886 1898 863

1392 2937 1402,5 1886 1898 1611

1393 3025 1446,5 1886 1898 1540

36

13.1.2012 14:26


1391 3547 1386 1881 1875,5 1727

1395 2706 1199 1881 1875,5 825

1396 2398 1144 1881 1875,5 468

1397 2222 1881 1881 1875,5 396

14. 1. 2012 12:41


1395 2284 992 1880 1884 976

1396 1932 944 1880 1884 612

1397 1840 1680 1880 1884 616

1398 2412 1124 1880 1884 1152

21. 1. 2012 14:20


1401 2928 1392 1888 1872 1016

1402 2744 1232 1888 1872 752

1405 2632 1504 1888 1872 760

1407 3104 1344 1888 1872 1184

37

22. 1. 2012 14:42


1401 2843 1903 1870 1870 1281

1402 2700 1705 1870 1870 1045

1407 3030 1908 1870 1870 1474

1408 1639 1996 1870 1870 116

21. 2. 201 11:04


1420 2520 1212 1876 1880 1444

1422 2284 1120 1876 1880 1180

22. 2. 2012

16:25


1420 2530 2208 1864 1872 1578

1422 2340 2124 1864 1872 1356

38

24. 2. 2012 10:21


1422 2760 980 1868 1868 1636

1423 1200 960 1868 1868 76

25. 2. 2012 11:15


1422 2844 1092 1866 1866 1700

1423 1300 1112 1866 1866 162

26. 2. 2012 11:17


1423 2092 1036 1868 1884 328

1424 1956 1184 1868 1884 244

27. 2. 2012 8:43


1423 2288 968 1872 1868 428

39

29. 2. 2012 7:57


1423 1816 652 1872 1856 668

1. 3. 2012 15:23


1423 3059 1804 1872 1864 1224

4. 3. 2012

12:08


1423 3621 1611 1872 1866 1593

1427 3453 1626 1872 1866 1434

1428 2307 2115 1872 1866 381

1429 2106 1620 1872 1866 84

6. 3. 2012 15:45


1428 2697 2130 1872 1875 747

1429 2463 1590 1872 1875 414

1430 2682 1563 1872 1875 618

40

7. 3. 2012 15:35


1428 2709 1728 1866 1866 977

1429 2372 1220 1866 1866 582

1430 2565 1161 1866 1866 745

9. 3. 2012 16:48

PEGA X pege Y sonca X sonca Y sonca R

1428 2988 1923 1866 1866 1356

1429 2706 1377 1866 1866 999

1430 2895 1353 1866 1866 1170

Documents

FIZIKA IN ASTRONOMIJA Nina Kastelic Matic Smrekarzlahkoto.si/files/foto/izobrazevanje/raziskovalne/2012/raziskovalne... · 7 SPEKTRALNI TIP ARVA TEMPERATURA O modra 30000 K belo modra