Upload
others
View
3
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Uvod u astronomiju i astrofizikuDoc.dr.sc. Marina Poje Sovilj
Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera
Odjel za fiziku
http://petapixel.com/2015/02/14/nasa-time-lapse-shows-5-years-suns-life-3-
glorious-minutes/
5 godina života Sunca u 3 minute
O kolegiju .....
STRUKTURA KOLEGIJA
PREDAVANJA: 30 sati
VJEŽBE: 15 sati
PRAKTIČNA NASTAVA
ECTS BODOVI
izborni kolegij koji nosi 4 ECTS boda
SADRŽAJ KOLEGIJA
Uvod, Povijesni osvrt na razvoj astronomije
Kako poimati zvijezde i zviježđa
Osnovne metode određivanja udaljenosti
Gibanja Zemlje
Mehanika gravitacije
Astronomija planeta
Astronomski instrumenti
Sferna astronomija
Sunce i svemirska klima
Fizika zvijezda
Kozmologija
Promatranja (praktična nastava)
PREPORUČENA LITERATURA
Vujnović, V. ; Astronomija 1 , Školska knjiga, Zagreb, 1994.
Vujnović, V. ; Astronomija 2 , Školska knjiga, Zagreb, 1994.
Vujnović, V. ; Astronomija (za učenike osnovne škole), Element, Zagreb, 1997.
Vujnović, V. ; Zvjezdane vatre dalekog svemira: fizikalna astrognozija, Profil, Zagreb, 2009.
Hester, J.,Burstein , D., Blumenthal, G., Greeley, R., Bradford, S., Voss, H. ; 21st Century Astronomy, W.W.Norton&Company, New York, 2006.
Nastavni materijali http://www.fizika.unios.hr/uaa/nastavni-materijali/
OBAVEZE STUDENATARedovito pohađanje (minimalno 70 %) i praćenje
nastave - predavanja i vježbi koje neće biti strogo odvojene!
POLAGANJE ISPITA
2 PARCIJALNA PISMENA ISPITA (KOLOKVIJA) TIJEKOM SEMESTRA
Ili
PISMENI + USMENI ISPIT
PROMATRAČKI KALENDAR veljača/ožujak 2020.
PROLJETNI EKVINOCIJ20. ožujka 2020.
PROLJETNI EKVINOCIJ20. ožujka 2020.
UVOD U ASTRONOMIJU I ASTROFIZIKU
Astronomija…..
grč. astro+nomos = zakon zvijezda
Znanost koja proučava porijeklo, evoluciju te fizikalna i kemijska svojstva svih objekata izvan Zemljine atmosfere.
Jedna od najstarijih prirodnih znanosti!
Promatranje svijeta oko sebe!
Astronomija i drevne civilizacije Početak davno prije svih pisanih dokumenata – tragove nalazimo u spiljskim
crtežima (Bik, Kasiopeja, Veliki Medvjed).
Prirodna potreba proučavanja izmjena dana i noći, godišnjih doba, plavljenja rijeka....
Važnost astronomije očituje se u ostavštinama drevnih civilizacija (npr. Stonehenge -starost više od 4000 godina!)
Spilja Lascaux, Francuska
Starost crteža oko 17 000 godina!
Plejade (Vlašići)
Aldebaran (α Tau)
Astronomija i drevne civilizacije Aurignacijska kultura
(starije kameno doba), prema nalazištu Aurignac, Francuska
kultura 30 000 - 23 000 g.pr.Kr. Mjesečeve faze urezane u kost
Astronomija i drevne civilizacije Vučedolska kultura
bakreno doba, isto vrijeme kao i egipatska i mezopotamijska kultura
najpotpuniji indo-europski kalendar? - teško shvatljivozbog precesije Zemlje njihovo je nebo bilo drugačije oddanašnjeg!
datiran oko 2600 g.pr.Kr. Zviježđa koja simboliziraju godišnja doba kao prva
obilježja na večernjem nebu (Orion, Plejade, Blizanci,Ribe, Kasiopeja, Labud)
Astronomija i drevne civilizacijeStonehenge
Brončano doba Nekoliko fazi gradnje od 2900 - 1600 g.pr.Kr. Pretpostavlja se da je to vrlo složeni
kalendar i zvjezdarnica – (ljetni/zimski solsticij; pomrčine Sunca i Mjeseca)
Slične lokacije drugdje u svijetuCoracol, Meksiko (kultura Maja); 1000. g.n.e.
Big Horn Medicine Wheel, Wyoming, USA
Astronomija i drevne civilizacije
Astečka kultura
Jedan je bio ritualni, imao je 260 dana i zvao se tonalpohualli. Bio je podijeljen u 13perioda po 20 dana. Drugi sunčani (xiuhpohualli) imao je 365 dana (godina počinjehelijakalnim izlaskom Plejada).
Ovaj kalendar dijelio se na 18 mjeseci po 20 dana. Ovome se treba pridodat i 5 dananazivanih nemontemi.
Mayanski kalendar - proučavali Venerin ciklus – ratovanje?
Kalendar Asteka je bazaltni kamen težak 25 tona ipromjera 3,7 metara ili 12 stopa. Pronađen je 1790.godine i smješten u Antropološkom muzeju u Meksiku.
Astronomija i drevne civilizacijeKineska astronomija
Oko 3000 g.pr.Kr.
Opažaju i predviđaju pomrčine
Opisane Sunčeve pjege
Koriste oruđa i instrumente pri promatranju –Pekinški opservatorij
Opisani kometi
Profesionalni promatrači neba
Surađuju sa islamskim kolegama
Opisali supernovu 1054. (maglica Rakovica u Biku M1)
Danas… vlastiti svemirski program !
Astronomija i drevne civilizacijeIndijska astronomija
Astroteologija: SUNCE (Surija), MJESEC (Chandra), ZVIJEZDE i PLANETI su također bogovi
mjerenje vremena; vjerski razlozi (pravilno doba za prinošenje žrtava)
najraniji arheološki nalazi – početak 8. tisućljeća pr. Kr. prvo razdoblje indijske astronomije - najstariji pisani izvor -
zbirka prastarih tekstova obrednoga i književnoga karaktera(prema predaji nastala prije 3100. g. pr. Kr.)
srednje razdoblje indijske astronomije – dodiri s babilonskomastronomijom
treće razdoblje indijske astronomije – utjecaj grčke astronomije
Astronomija i drevne civilizacijeEgipatska astronomija
Nabta Playa 5000.g.pr.Kr. Poplave Nila – Sirius tzv. helijakični izlasci Siriusa (istodobni izlaci sa Suncem) što se
događa jednom godišnje
Giza 2700-2500 g.pr.Kr.
Veza piramida i Orionovog pojasa
Astronomija i drevne civilizacije
Babilonska astronomija
Dijele krug u 360°, zatim 60 minuta i 60 sekundi
Heksagezimalni brojevni sustav
Sumerani – klinasto pismo – 3500 g.pr.Kr.
Predviđaju pomrčine Sunca
Astroteologija: Mjesec je bog Nanna, Sunce i zvijezde također bogovi
Amisadukina Venerina tablica – 7 st.pr.Kr.
Sunčani i vodeni satovi
Zigurat iz Ura
Astronomija i drevne civilizacije
DVORSKI ASTRONOMI
Računanje povoljnih trenutaka za ratovanje, putovanje...
Izrada horoskopa ?! – sredstvo financiranja....
FENIČKA I MINOJSKA KULTURA
Izrazito pomorske civilizacije – orijentacija prema zvijezdama
Astronomija i drevne civilizacijeGrčka astronomija
Tales (6.st.pr.Kr.) predviđa pomrčine Sunca opisuje zviježđe Malog medvjeda
Anaksimen (585. – 525. g.pr.Kr.) opisuje razlike između planeta i zvijezda uvodi pojam „nebeska sfera”
Platon („Plećati” pravo ime Aristokle) (585. – 525. g.pr.Kr.) Sokratov učenik, Aristotelov učitelj gibanje po kružnici „Vi koji ne volite geometriju ne ulazite!”
Aristotel (384. – 322. g.pr.Kr.) Zemlja u središtu Svemira Zemlja je okrugla – DVA DOKAZA: POMRČINE SU KRUŽNE+PUTOVANJEM NA SJEVER promjena visine zvijezde; odredio polumjer od 7400 km
Astronomija i drevne civilizacijeGrčka astronomija
Aristarh (310. – 230. g.pr.Kr.) zagovara heliocentrizam i ideje pitagorejaca (Filolaj) – prognan! odredio omjer udaljenosti Sunca i Mjeseca
Apolonije (265. – 170. g.pr.Kr.) epicikli; ekscentrične kružnice udaljenost Zemlje i Mjeseca
Eratosten (276. – 194. g.pr.Kr.) voditelj aleksandrijske knjižnice odredio opseg Zemlje (39 690 km – vrlo točno!)
Hiparh (190. – 120. g.pr.Kr.) – najveći grčki astronom i opažač godina traje 365 i ¼ dana katalog i magnitude zvijezda spominjao i nagađao o precesiji
Astronomija i drevne civilizacijeGrčka astronomija
Klaudije Ptolomej ili Ptolemej (83. – 161.g.) GEOCENTRIČNI MODEL + EPICIKLI ALMAGEST = „Veliki Zbornik” detaljno opisana 48 zviježđa Epicikli za objašnjavanje retrogradnog gibanja planeta Složena kružna gibanja po epiciklu i diferentu Njegov je model svemira smatran standardom do
KOPERNIKOVE REVOLUCIJE
Astronomija i drevne civilizacije
48.g.pr.Kr. u požaru uništena aleksandrijska knjižnica! Brojni svici rukopisa bili su pisani na gotovo svim tada poznatim jezicima
(grčki, latinski, aramejski, hebrejski, jezici naroda mezopotamije, arapskii indijski).
Upravitelji knjižnice bili su geograf i matematičar Eratosten, filologAristofan iz Bizanta, astronom Aristarh te gramatičar Zenodot iz Efeza.Pjesnik Kalimah načinio je svojevrsni katalog knjižnice pod nazivom Tablice(Pinakes).
U vrijeme rimskog građanskog rata, Egipat se umiješao u sukob. Došlo je ido sukoba između rimske i egipatske vojske te je tom prilikom Cezar daozapaliti egipatsku flotu u luci, a vatra se proširila na obalu i zapalila knjižnicukoja je većim dijelom uništena (prema povjesničaru Plutarhu).
Kasnije je Marko Antonije, kako bi udovoljio kraljici Kleopatri nadomjestiodio uništene knjiške građe preseljenjem oko 200 000 svitaka iz Pergamskeknjižnice
Srednji vijek u Europi
Crkva prihvaća geocentrični model!
Mračni srednji vijek
Sva znanja ponovno dolaze tek u 12. i 13. stoljeću preko Arapa prevodeći njihove spise na latinski jezik.
Većina terminologije (nazivi većine zvijezda) u astronomiji je upravo iz arapskog jezika!
Srednji vijek u arapskom svijetuBagdad, Damask, Kairo, Maroko, Španjolska (Cordoba, Toledo)
Spojili znanje s Istoka i Grčke
Al –Hvarizmi (780. – 850.)
Astronomske tablice, kvadratna jednadžba
Algebra – indijska notacija 0
Al – Battani (858. – 929.) Damask
Odredio kutne promjere Sunca i Mjeseca, nagib ekvatora prema ekliptici
Al – Biruni (973. – 1048.)
Mliječna staza = “mnoštvo zvijezda”
Određuje Zemljin polumjer = 6339,6 km
Ulugh – beg (1394.- 1449.)
vladar Samarkanda gdje je i izgradio zvjezdarnicu
Odredio položaje oko 1000 zvijezda i svrstao ih u tablice
Renesansa – povratak u Europu!
Peurbach (1423. – 1461.) i njegov učenik
Geocentrični sustav
Müller - Regiomontanus (1436. – 1476.)
“Efemeride” tablice položaja Sunca, Mjeseca i planeta za period 1474. –1506. kojima su se služili i pomorci:
Kolumbo 1492. otkriva Ameriku
Vasco da Gama 1498. oplovljava Afriku i nalazi put za Indiju.
Renesansa – povratak u Europu!Nikola Kopernik (1473. – 1543.)
Ruši geocentričnu teoriju – HELIOCENTRIZAM
De revolutionibus orbium celestrium (objavljen nakon smrti)
Opisuje 3 osnovna gibanja Zemlje (oko svoje osi, oko Sunca i oko okomice na ekliptiku)
Pomični epicikli za Merkur i Veneru
Tycho Brahe(1546. – 1601.) Uvjereni geocentrist
1572. opaža supernovu
30 godišnje opažanje – točnost od lučne minute
Zaključuje da su neke od zvijezda veće od Sunca
Kepler mu je učenik!
Renesansa – povratak u Europu!Nikola Kopernik (1473. – 1543.)
Pravilno objašnjenje RETROGRADNOG GIBANJA planeta:
PTOLEMEJEVI EPICIKLI postali nepotrebni!
Giordano Bruno (1548. – 1600.)
heliocentrizam, beskraj svemira i struktura atoma
Pod istragom inkvizicije 7 godina
Spaljen na Campo de’ Fiori 1600. godine
1616. g. Crkva je zabranila sva djela koja kao osnovu imaju
njegova učenja
Renesansa – povratak u Europu!
Johann Bayer (1572. – 1625.)
Nebeski atlas - Uranometria
Označavanje zvijezda u zviježđima grčkim slovima, glavna zvijezda α
Johannes Kepler (1571. – 1630.) 1604. i on opaža supernovu
1619. : Harmonice mundi
Keplerovi zakoni:
Renesansa – povratak u Europu!Galileo Galilei (1564. – 1642.)
Slobodni pad, kosi hitac
Unaprijedio teleskop: opisuje kratere na Mjesecu,
Venerine faze, Sunčeve pjege
Jupiterovi sateliti – dokaz heliocentričnosti! MEDIČIJANSKI PLANETI
1633.g. osuđen na kućni pritvor (1992.g. mu se ukida kazna ?!)
Dialogo
Sir Isaac Newton (1642. – 1727.) Gravitacijska sila – klasična fizika
1687. godine - Philosophiae naturalis principia mathematica
Reflektorski teleskop
“Ako sam i vidio dalje od drugih to je zato što sam stajao na ramenima divova”
Renesansa – povratak u Europu!
Ch. Huygens (1629. – 1695.) 1655. otkrio Saturnov satelit Titan
Poznat po svojoj valnoj teoriji svjetlosti
1667. godine opservatorij Pariz
1675. godine opservatorij Greenwich
1700. godine opservatorij Berlin
Cassini (1625. – 1712.) i Römer (1644. – 1710.) djeluju na pariškom opservatoriju
Opažaju Jupiterove satelite, određuju vremena njihovih ulaska u sjenu – okultacija
Iz tih podataka Römer određuje astronomskom metodom brzinu svjetlosti
Renesansa – povratak u Europu!
E. Halley (1656. – 1742.) 1705. određuje identičnost kometa koji se pojavio 1426., 1531., 1607. i 1682. i
određuje mu period od 76 godina – Halleyev komet
prema Newtonovim formulama (bili su prijatelji + Hook)!
metoda mjerenja udaljenosti planeta tranzitom preko sunčevog diska
J. Bradley (1693. – 1762.) 1747. otkrio nutaciju – utjecaj Mjeseca kao fine periodičke promjene u
precesiji Zemlje.
Renesansa – povratak u Europu!
Ch. Messier (1730.-1817.)
1784. katalog (popis maglica M1-M110) i danas se koristi!
MESSIEROV MARATON
1846. Le Verrier, Adams, Galle otkrivaju Neptun - 1998. zasluge dodjeljene LeVerrieru
William Herschel (1780. – 1834.) i sestra Caroline Herschel Pomno bilježe položaje svih zvijezda i maglica
1781. William Herschel otkriva planet Uran (Georgium Sidum/Georgeova zvijezda)
Bošković iz tri bliska položaja na nebu izračunava da se radi o zatvorenoj stazi
Opisao Mliječnu stazu
John Herschel 1864. objavljuje nadopunjeni katalog oca i tetke (oko 5000 objekata)
Suvremena astronomija
N. Pogson
1854. razvija astronomsku fotometriju – luminozitet zvijezda,
W. Wollaston i J. von Fraunhofer
Početak spektroskopije
1802. odnosno 1814. opažaju i popisuju tamne apsorpcijske linije u Sunčevu spektru koje se po njemu i zovu Fraunhoferove linije
Fraunhofer izrađuje spektroskop s optičkom rešetkom
Ch. Doppler
1842. godine utvrđuje da se valna duljina svjetlosti mijenja ako se izvor giba Dopplerov efekt
G.R.Kirchhoff i R.W.Bunsen
1859. Osnove spektralne analize – princip identičnosti pri emisiji i apsorpciji
N.Lockyer
1868. otkriva helij na Suncu
Suvremena astronomijaA. Secchi
Fotografija u astronomskoj spektroskopiji – klasificira zvijezde po spektrima, koji se klasificiraju u katalozima (npr. Harvardski Draperov katalog)
E. Hertzsprung 1905. i H.N.Russel 1913. Hertzsprung – Russelov dijagram
opisuje trenutno stanje zvijezde, njezinu strukturu, izvor energije i razvitak
Unutrašnja građa i izvor energije u zvijezdama
H. Helmholtz 1884. – stezanje zvijezde izvor energije
A.S.Eddington – važna relacija između mase i luminoziteta
H.A.Bethe i K.F.Weizsäcker – 1938. – nuklearna fuzija vodika u helij
Suvremena astronomija
1918. počinje se opažati teleskopom-reflektorom na Mt Wilsonu s promjerom objektiva od 254 cm
1949. počinje se opažati teleskopom na Mt Palomaru s promjerom objektiva od 508 cm
V.M.Slipher 1912. godine
Uz pomoć Dopplerovog efekta ustanovio je da se spiralne maglice udaljavaju, a 1914. i da rotiraju
W.Baade, B.Kukarkin 1944. godine
Prepoznaje populacije zvijezda u Mliječnom putu (populacija I – u galaktičkojravnini i populacija II u halou) – populacije se razlikuju i po kemijskom sastavu
Suvremena astronomija
Edwin Hubble (1889. – 1953.)
Promatranja s Mt Wilsona proučava cefeide u Andromedi
1924.- 1929. uz Humasona : svemir se širi - crveni pomak u spektru dalekih galaksija je posljedica Dopplerovog efekta uslijed širenja svemira
Albert Einstein (1879. – 1955.)
1916. Opća teorija relativnosti
5. Solvayeva konferencija
O elektronima i fotonima
Rasprave o novo – formiranoj kvantnoj teoriji
Održana 1927. na kojoj su 17 od 29 sudionika nobelovci
Bohr – Einstein debate
20. stoljeće
1930. Clyde Tombaugh otkriva Pluton
1957. lansiran prvi umjetni satelit – Sputnik 1
1963. otkriveni kvazari Marten Schmidt
1967. otkriveni pulsari Jocelyn Bell i Anthony Hewish
1969. čovjek dolazi na Mjesec
Kraj 20. stoljeća......
Točnije i detaljnije informacije o prijašnjim spoznajama, otkrivanjenovih svjetova, astrobiologija....
Svakodnevne detaljne informacije o prostoru i događajima izmeđuZemlje i Sunca, te njihov utjecaj na život na Zemlji:www.spaceweather.com
Danas...
Proučava se Svemir na svim valnim duljinama (radiovalovi Very Large Array) Prikupljanje i obrada podataka suvremenim instrumentima i računalima....
Što gledati na nebu ovih dana?
Domaća zadaća:
1. Promatrački kalendar ožujak 2020.
2. Pronaći zviježđa i najvažnije zvijezde:
a) Veliki medvjed (Medvjedica) – Dubhe i Merak
b) Mali medvjed – Polaris
c) Orion – Betelgeuse
d) Bik – Aldebaran