Astrofizyka z elementami kosmologii

(1)

Astrofizyka z elementami kosmologii

T.J. Jopek

jopek@amu.edu.pl IOA UAM

Tel 061 829 2778 Kom 607 737 620

Temat 01: Początki, historia astronomii

(2)

Początki, historia astronomii

4000 PC - obserwacje astronomiczne

w Egipcie, Mezopotamii

i Ameryce Śr.

3500 PC – Europa

(3)

Początki, historia astronomii

~2000 PC – szkoły w Chinach, Babilończycy, Egipcjanie, Grecy,

Majowie

Wcz. Śred. - Arabowie, Europa, .... cały świat

(4)

Starożytne modele Wszechświata

Sumerowie, Babilończycy, Chaldejczycy, Hebrajczycy

(5)

Starożytne modele Wszechświata

Egipt

(6)

Starożytne modele Wszechświata

Majowie

(7)

Starożytne modele Wszechświata

Hindusi

(8)

Starożytne modele Wszechświata

Grecy,... Ptolemeusz

(9)

Nauka w Grecji

- Grecy kierują rozważania o niebie na nowe tory, - poświęcają się wyłącznie myśleniu racjonalnemu,

- mają odwagę kwestionować pielęgnowane dotąd idee, dźwigają wynikające stąd trudności

-- zjawiska usiłują wyjaśnić bez odwoływania się do czynników

- boskich,

-- akceptują najprostsze obrazy zjawisk pomimo, że nie są w stanie ich udowodnić.

(10)

Astronomia w Grecji

Sferyczna Ziemia zawieszona w przestrzeni

Koncepcja ta rozwiązuje wiele problemów:

- niewidoczne gwiazdy znajdują się po

- przeciwnej stronie Ziemi,

- w ciągu dnia blask Słońca przeszkadza w

- obserwacji gwiazd,

-- 230 PC, Eratostenes oszacował średnicę

- Ziemi,

(11)

Ruch Marsa na sferze niebieskiej

(12)

Uproszczony model Ptolemeusza:

deferensy i epicykle

(13)

Widomy ruch planety w systemie Ptolemeusza

(14)

Astronomowie arabscy

nie stworzyli nowej kosmologii

~830 AD przetłumaczyli Almagest rozwinęli aparat pojęciowy i

matematyczny :

zenit, nadir,

nazewnictwo gwiazd,

trygonometria sferyczna,

(15)

Starożytne modele Wszechświata

Arabowie, Europejczycy

(16)

Nowożytne modele Wszechświata

Europejczycy, Kopernik

(17)

Widoma trajektoria planety zewnętrznej

Model Kopernika

(18)

Widoma trajektoria planety wewnętrznej

Model Kopernika

(19)

Współczesny model

Wszechświata

(20)

Współczesny model

Wszechświata

(21)

Współczesny model młodego Wszechświata

Dlaczego współczesne modele są bliższe prawdy?

Bo jesteśmy inteligentniejsi od astronomów starożytnych?

Bo opanowaliśmy metodę

naukową i rozwinęliśmy technikę?

Dlaczego nauka i technika rozwinęły się w Europie a nie w Egipcie, Babilonie, Chinach, Indiach, ... ?

(22)

Obserwacje okiem nieuzbrojonym

(23)

Obserwacje okiem nieuzbrojonym w ciągu dnia, w nocy,

w przeciągu miesiąca, roku ….

Uruchom Stellarium

(24)

Obserwacje okiem nieuzbrojonym

Dzień: obiekty dominujące, kolor nieba …

(25)

Obserwacje okiem nieuzbrojonym

Wschód, zachód słońca

(26)

Obserwacje okiem nieuzbrojonym

Wschód, zachód księżyca

(27)

Obserwacje okiem nieuzbrojonym: noc

(28)

Rzutowanie obrazów gwiazd na sferę

Koncepcja sfery niebieskiej

(29)

Obserwacje okiem nieuzbrojonym: ruch dobowy

sfery

(30)

Ruch dobowy sfery niebieskiej

(31)

Ruch dobowy sfery niebieskiej

Na biegunie północnym Na równiku

(32)

Obserwacje okiem nieuzbrojonym: Planety

Planety, nie migoczące

„gwiazdy”

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap990325.html http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap001014.html

Saturn Wenus Jowisz Merkury

(33)

Obserwacje okiem nieuzbrojonym: meteory

(34)

34

Meteoryty -

czy spadają z nieba

30-50 tys. lat temu, człowiek pierwotny

układa meteoryt na stosie kamieni

...

(35)

35

Dawne i współczesne spadki meteorytów

Imperium Rzymskie, AD 218-219

Środkowy Teksas wiek XIX

Indie AD 1621

Afryka AD 1992

(36)

36

Pozaziemskie pochodzenie meteoroidów

Bzdura! A może jednak?A może jednak?

(37)

37

Kroniki Klasztoru Benedyktynów w Saint Denis

AD 530 – pierwszy opis przelotu bolidu Europa, Średniowiecze

(38)

38

Kopia drzeworytu ilustrującego spadek meteorytu w 1492 r. w pobliżu Ensisheim.

(Alzacja, Francja)

Chondryt LL6 m=127 kg

Fot. P. Jenniskens, DMS

(39)

39

Izaak Newton

(1642-1727)

...the interplanetary space has to be free of matter, for not to disturb the course of planets and comets ...

(40)

40

Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794)

Moje złotko! Na niebie nie ma kamieni, zatem kamienie nie mogą spadać z nieba!

.. a może jednak ?

Oświecenie! I kto by pomyślał?

(41)

41

Ernst Florens Friedrich Chladni

(1756-1827)

© Marvin, U.B.: 1996, Meteoritics & Planetary Science, 31, 545-588

Ta książka to hańba!

Friedrich Heinrich Alexander Humboldt

(1769-1859)

(42)

42

L’Aigle (Orney, Normandie, F)

(43)

43

L’Aigle 1803, kwiecień 26.

Deszcz meteorytów.

Jean-Baptiste Biot

(1774-1862)

(44)

AD 1807

Astronomia meteorowa a

czynniki polityczne

... I would rather believe that two Yankee professors would lie than believe that stones fall from heaven.

Deszcz Leonidów w 1833

(45)

Kometa C2006 P1 McNaught

(46)

Obserwacje okiem nieuzbrojonym

Od 4.10.1957

sztuczne satelity Ziemi

19:28:34 UTC, 4.10. 1957, start

25.10.1957, koniec misji 4.01.1958 wejście w gęstą atmosferę

e=0.05201

q=6586 km [215 km npm]

Q=7310 km [939 km npm]

a=6955.2 km i= 65.1 [deg]

Masa 86.6 kg Średnica 58 cm

(47)

47

Śmieci w przestrzeni kosmicznej

(48)

Astronomia europejska

Mikołaj Kopernik (1473-1543)

(49)

Astronomia europejska

Tycho Brache (1546-1601)

(50)

Astronomia europejska

Johan Kepler (1571-1630)

(51)

Astronomia europejska

Galileo Galilei (1564-1642)

(52)

Astronomia europejska

Isaac Newton (1643-1727)

(53)

Astronomia europejska

Edmond Halley (1656-1742)

(54)

Astronomia europejska

James Bradley (1693-1762)

(55)

Astronomia europejska

John Harrison (1693-1776)

(56)

Astronomia europejska

Pierre Simon Laplace (1749-1827)

1796 - próba matematycznego ujęcia

hipotezy René Descartesa powstania Słońca i planet z kurczącej się i wirującej mgławicy pyłowej.

(57)

Astronomia europejska

Giuseppe Piazzi OCR

(1746-1826)

Ceres odkryta 1 stycznia 1801 w Palermo

1801 Ceres 1000km 1802 Pallas 580km 1804 Vesta 520km 1806 Juno 300km

(58)

Reguła Tytusa Bodego

Reguła ma m.in. postać:

Średnia odległość a planety od Słońca [ w AU]

gdzie:

k = 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 Planet k

T-B rule distanc e

Real distanc Mercur e

y

0 0.4 0.39

Venus 1 0.7 0.72

Earth 2 1.0 1.00

Mars 4 1.6 1.52

Ceres¹ 8 2.8 2.77

Jupiter 16 5.2 5.20 Saturn 32 10.0 9.54 Uranus 64 19.6 19.2 Neptun

e

128 38.8 30.06

Pluto¹ 256 77.2 39.44

a= 0 . 4  0 .3⋅k

J.D. Titus J.E. Bode (1766, 1772)

(59)

Astronomia europejska

Fridrich Wilhelm Bessel (1784-1846)

Paralaksa 61 Cygni (1838)

Friedrich Georg Wilhelm von Struve (1793-1864)

Paralaksa Wegi, α Lyrae

(1838)

(60)

Narodziny spektroskopii

Joseph von Fraunhofer (1787-1826)

(61)

I-wsza astro fotografia 1840

John William Draper (1811-1882)

(62)

Astronomia europejska, katalogi gwiazdowe

Friedrich Wilhelm August Argelander

(1799-1875)

1859 – 1862, publikacja katalogu

„Bonner Durchmusterung” (BD),

zawierającego położenia ponad

300 000 gwiazd.

(63)

1911-1914 Diagram H-R

Ejnar Hertzsprung (1873-1967) i Henry Norris Russell (1877-1957) odkrywają zależność pomiędzy

typem widmowym (temperaturą)

i jasnością absolutną gwiazd.

(64)

Astronomia europejska

Arthur Stanley Edgington

(1882-1944)

1916, początki teorii

budowy wewnętrznej gwiazd

(65)

Astronomia europejska

Albert Einstein

(1879-1955)

1916 – ogólna teoria względności,

narodziny współczesnej kosmologii

teoretycznej

(66)

Astronomia europejska

George Gamow

(1904-1968)

1947 - wraz ze współpracownikami

opracował hipotezę gorącego wczesnego Wszechświata tzw. teorię αβγ,

obecnie znaną pod nazwą

teorii Wielkiego Wybuchu

(67)

Oct 22, 2003

Astr ono my 100 Fall 2003

Radio telescopes

First detection of cosmic radio sources by Karl Jansky at Bell

Labs (1932)

(68)

Radioastronomia

(69)

Maszyna cyfrowa, procesor, mikroprocesor

Przekrój mikroprocesora Intel 80486DX2

1943-45 … – pierwsza elektroniczna

maszyna obliczeniowa (ENIAC)

(70)

I sztuczny satelita Ziemi

19:28:34 UTC, 4.10. 1957, start

25.10.1957, koniec misji 4.01.1958 wejście w gęstą atmosferę

e=0.05201

q=6586 km [215 km npm]

Q=7310 km [939 km npm]

a=6955.2 km i= 65.1 [deg]

Masa 86.6 kg Średnica 58 cm

(71)

Człowiek w przestrzeni kosmicznej

1961.04.16, 6:07 Jurij Gagarin

(72)

Człowiek na Księżycu

Apollo 11, człowiek na Księżycu 1969, 07, 20, 20:17 UTC

(73)

Astronomiczno geodezyjne misje kosmiczne

Satelity ERS-1, ERS-2

1991-1995

(74)

CCD detektor promieniowania E-H

CCD = Charge Coupled Device

Od 1976 wykorzystywane w astronomii

(75)

Astronomiczne misje kosmiczne

1990, kosmiczny teleskop Hubble

(76)

Interferometry optyczne

(77)

Optyka segmentowa, adaptywna

(78)

ESO - European Southern Observatory

(79)

Dziękuję za uwagę