Översiktskurs i astronomi Lektion 2: Grundlä Grundläggande astronomi Hemsida www.astro.su.se/~ ez/kurs/oversiktskurs09.htm /kurs/oversiktskurs09.htm www.astro.su.se/~ez Upplä Upplägg Mer grundlä grundläggande astronomi Astronomiska avstå avstånd Den vetenskapliga metoden Gravitation och planetbanor En fö första titt på på Den Svenska Almanackan Solnedgå Solnedgång Himlens fä färg Varfö Varför är himlen blå blå? Blå Blått ljus, med kort vå våglä glängd, sprids mer av molekylerna i atmosfä atmosfären (gas, stoft, vattenå vattenånga) än t.ex. rö rött ljus med längre vå våglä glängd. Jordbanans lutning Varfö Varför ser solen ibland rö röd ut vid solnedgå solnedgången? Vid nedgå nedgången må måste solljuset passera fler atmosfä atmosfäriska partiklar. Då Då sprids det mesta av det kortvå kortvågiga blå blått ljus bort medan det rö röda nå når fram till observatö observatören. 1
Ekvatorn, vä vändkretsar och polcirklar Norra himmelspolen Södra himmelspolen Polstjä Polstjärnan Hur hittar man riktningen, norr, med hjä hjälp av stjä stjärnhimlen? Följ de två två yttre stjä stjärnorna i Karlavagnens vagn vagn till den första ljusa stjä stjärnan. Detta är Polstjä Polstjärnan. LuniLuni-solar precession I Solens och Må Månens gravigravitation påverkar Jorden så att polaxlarna ändrar riktning. Ett varv på på ca 26000 år. OBS! Lutningen mot Jordens banplan (23,5o) bibehå bibehålls. LuniLuni-solar precession II 23,5 Norra himmelspolens vandring över himlen 2
SommarSommar- och Vintersolstå Vintersolstånd Sommarsolstånd ca 21 juni (norra halvklotets längsta dag) Vår- och hö höstdagjä stdagjämning Vårdagjämning ca 21 mars (dag och natt lika långa) Vintersolstånd ca 22 december (norra halvklotets kortaste dag) Höstdagjämning ca 22 september (dag och natt lika långa) Tiopotenser Astronomiska avstå avstånd I: Ljuså Ljusår 101 = 10 102 = 100 103 = 1000 104 = 10000 osv. Vad innebä innebär begreppet ljuså ljusår? Den strä sträcka ljuset fä färdas under ett år med en hastighet av 300 000 kms-1. 1 ljusår (ly) = 9.461 1015 m Eller: 1 ly = 9 461 000 000 000 000 m Se baskursdokumentet (på hemsidan) för fler exempel! Astronomiska avstå avstånd II: Parsec Vinkelmå Vinkelmått inom astronomin Ett varv runt himlen: himlen: 360 360 Varje grad bestå består av 60 60 (bågminuter) gminuter) Varje bågminut bestå består av 60 60 (bågsekunder) gsekunder) 1 parsec (pc) = 3.262 ljusår (ly) = 3.086 1016 m Alltså: 1 pc = 3086 000 000 000 000 0 m Varje grad = 3600 3600 3
Parallax I Parallax II Parallaxmetoden för f r avståndsbest ndsbestämning: 1 d = p där r p är r parallaxvinkeln i bågsekunder ( )) och d är avståndet i parsec (pc). Parallaxmetoden når n r avstånd av ca 500 pc (då parallaxvinkeln är r ca 0,002 ). 1 pc = det avstånd som motsvaras av en parallaxsekund (1 ) Kilo, Mega,, Giga Den vetenskapliga metoden Kilo (k) = Tusen (1000 eller 10 3 ) Mega (M) = Miljon (1000 000 eller 10 6 ) Giga (G) = Miljard (1000 000 000 eller 10 9 ) Exempel: 9 kpc = 9000 pc eller 9 10 3 pc 2 Mly = 2 000 000 ly eller 2 10 6 ly Se baskursdokumentet (på hemsidan) för fler prefix! Ockhams rakkniv Ungefär: Om flera teorier förklarar alla relevanta observationer lika bra välj då den enklaste! Krångla inte till det i onödan! Falsifierbarhet En teori måste vara falsifierbar för att anses vetenskaplig! Exempel på en icke-falsifierbar teori: Alla människor avskyr att äta senap. Den som påstår sig tycka om senap ljuger. 4
Geocentrisk världsbildv Heliocentrisk världsbildv Solen Jorden Månen Månen Jorden Solen Venus Mars Venus Mars Problem för f r geocentrisk världsbild: v Retrograd rörelser relse Epicykler Jorden Mars Mars rörelse över himlen För att förklara planeternas retrograda rörelse i en geocentrisk världsbild tvingades man anta en komplicerad bana med epicykler. Heliocentrisk världsbild en mindre komplicerad banmodell. Alltså: Ockhams rakkniv stödjer den heliocentriska modellen Planeternas rörelser relse Planeterna hålls h i sina banor av gravitationen. Newtons gravitationslag anger den kraft som verkar mellan två kroppar och uttrycks: F = G M m r 2 m och M är r massorna och r är r avståndet mellan kropparna. Planeternas rörelse r relse II Newton fann också tre andra lagar : 1. En kropp förblir f i vila eller likformig rörelse r relse om inga yttre krafter verkar påp den. 2. Accelerationen som verkar påp en kropp är r proportionell mot kraften som verkar påp den, uttrycks: F= ma,, där d r m är massan och a accelerationen. 3. Närhelst N en kropp påverkar p en annan med en kraft påverkas den första f kroppen med en lika stor, men motriktad kraft (lagen om verkan och motverkan). 5
1. En planets bana runt Solen är r en ellips med Solen i ena brännpunkten (fokus). Himlakropparnas banor kan vara olika mycket elliptiska, exempelvis är Jordens bana nästan n cirkulär. r. Keplers tre lagar I Keplers tre lagar II 2. En linje som sammanbinder Solen med en planet sveper över lika stora ytor påp lika tider. Keplers andra lag säger s att det tar lika lång l tid för f r en himlakropp att röra r ra från n 1 till 2 som från n 3 till 4. Keplers tre lagar III 3. Kvadraterna påp en planets omloppstid (P) runt Solen förhf rhåller sig som kuberna påp medelavståndet (a) d.v.s. P 2 a 3. Svenska Almanackan I Några användningsomr ndningsområden: den: Avläsa tidpunkten för f Solens, Månens M och vissa planeters upp och nedgång ng Se var påp himlen planeterna är r synliga Se vilka stjärnor (och andra ljusstarka objekt) som är r synliga vid en viss tidpunkt Svenska Almanackan II Vilken månad är planeterna synliga? Se sidan 100! Merkurius, Venus, Mars, Jupiter och Saturnus är möjliga att se med blotta ögat Uranus är i princip möjlig att se, men mycket ljussvag och svår att skilja från en vanlig stjärna 6
Svenska Almanackan III Svenska Almanackan IV När går månen och planeterna upp och ned i Stockholm? Se sidan 16 (för februari)! När går solen upp och ned i Stockholm? Se sidan 16 (för februari)! Svenska Almanackan V Svenska Almanackan VI Vad kan ses på himlen just nu? Välj först rätt stjärnkartor! Exempel 1: Klockan är 17:00 den 1 februari 2009 Exempel 1: Karta 5 (sidan 51) + Beskrivning (sidan 47) Riktning söderut, 17:00 den 1:a februari 2009 Riktning söderut, 18:00 den 1:a februari 2009 Öster Venus (banan ej utmärkt på kartan) Svenska Almanackan VII Exempel 2: 22:00 den 15 februari 2009 Söder motsvarar: 2 timmar till höger om centrum av karta 1 eller 2 timmar till vänster om centrum om karta 6 7
Svenska Almanackan VIII Karta 1 (sidan 19) + Beskrivning (sidan 23) Riktning söderut, 22:00 den 15:e februari 2009 Öster 8