Kosmologické kapitoly. Jan Novotný, Jindřiška Svobodová Pedagogická fakulta Masarykova universita, Brno,

Podobné dokumenty
Kosmologické kapitoly. FY2BP_KOS2 Vybrané kapitoly z kosmologie FY2BP_KOSM Kosmologie podzim 2016

Funkce expanze, škálový faktor

VY_32_INOVACE_FY.19 VESMÍR

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

V příspěvku představím kurz Kosmologie, který nabízíme studentům učitelství Kosmologie se vždy dotýkala témat, která jsou i doménou filozofie,

Reliktní záření a jeho polarizace. Ústav teoretické fyziky a astrofyziky

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Kosmologie II. Zdeněk Mikulášek, Základy astronomie + U3V, 10. května 2018

Všechny galaxie vysílají určité množství elektromagnetického záření. Některé vyzařují velké množství záření a nazývají se aktivní.

Vesmír. Studijní text k výukové pomůcce. Helena Šimoníková D

Naše představy o vzniku vesmíru

Vznik vesmíru (SINGULARITA) CZ.1.07/1.1.00/ Zpracovala: RNDr. Libuše Bartková

Astronomie, sluneční soustava

Nabídka vybraných pořadů

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Kroužek pro přírodovědné talenty při Hvězdárně Valašské Meziříčí Lekce XXX. Kosmologie

Přírodopis 9. Naše Země ve vesmíru. Mgr. Jan Souček. 2. hodina

Lokální kosmologická expanze zahýbala Prahou

O tom, co skrývají centra galaxíı. F. Hroch. 26. březen 2015

Kategorie EF pondělí

Úvod do moderní fyziky. lekce 7 vznik a vývoj vesmíru

Virtual Universe Future of Astrophysics?

Vzdálenosti ve vesmíru

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Struktura a vývoj vesmíru. Úvod: kosmologie jako věda o vesmíru jako celku

po kosmologii 20. století

Vesmír - z ruského slova весь мир (ves mir celý svět ) z doby národního. Kosmos - z řeckého κόσμος = ozdoba, šperk; později také vše uspořádané,

Chemické složení vesmíru

Vesmírné perpetuum mobile. Zdeněk Mikulášek, Ústav teoretické fyziky a astrofyziky MU

Einsteinových. podle množství. dá snadno určit osud vesmíru tři možné varianty

Vesmír - z ruského slova весь мир (ves mir celý svět ) z doby národního. Kosmos - z řeckého κόσμος = ozdoba, šperk; později také vše uspořádané,

Kosmické záření a astročásticová fyzika

Hvězdy se rodí z mezihvězdné látky gravitačním smrštěním. Vlastní gravitací je mezihvězdný oblak stažen do poměrně malého a hustého objektu

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Batse rozložení gama záblesků gama záblesků detekovaných družicí BATSE v letech Rozložení je isotropní.

Základní jednotky v astronomii

VY_12_INOVACE_115 HVĚZDY

VY_32_INOVACE_FY.20 VESMÍR II.

FYZIKA Sluneční soustava

VESMÍR, SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Vlastníma očima Encyklopedie VESMÍRU Interaktivní průvodce vesmírem

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Výfučtení: Vzdálenosti ve vesmíru

Korekce souřadnic. 2s [ rad] R. malé změny souřadnic, které je nutno uvažovat při stanovení polohy astronomických objektů. výška pozorovatele

VÍTEJTE V BÁJEČNÉM SVĚTĚ VESMÍRU VESMÍR JE VŠUDE KOLEM NÁS!

Nabídka vybraných pořadů

7.Vesmír a Slunce Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

ročník 9. č. 21 název

Nabídka vybraných pořadů

Astronomie jako motivační prvek ve výuce fyziky

pohyb hvězdy ve vesmírném prostoru vlastní pohyb hvězdy pohyb, změna, souřadné soustavy vzhledem ke stálicím precese,

Gymnázium, Český Krumlov

Galaxie Vesmír velkých měřítek GALAXIE. Základy astronomie Galaxie 1/47

Astrofyzika. 1. Sluneční soustava. Slunce. Sluneční atmosféra. Slunce Slunce planety planetky komety, meteoroidy prach, plyny

7. Gravitační pole a pohyb těles v něm

Historie objevu Hubbleova zákona Vladimír Štefl, ÚTFA, PřF MU

NÁZEV ŠKOLY: Základní škola Javorník, okres Jeseník REDIZO: NÁZEV: VY_32_INOVACE_200_Planetárium AUTOR: Ing. Gavlas Miroslav ROČNÍK,

ČLOVĚK A ROZMANITOST PŘÍRODY VESMÍR A ZEMĚ. GRAVITACE

Extragalaktické novy a jejich sledování

Astronomie. Astronomie má nejužší vztah s fyzikou.

Urychlování částic ve vesmíru aneb záhadné extrémně energetické kosmické záření

Fyzika - 3.ročník. očekávané. témata / učivo výstupy RVP 1.1., Fyzikální veličiny a jejich měření. očekávané výstupy ŠVP.

VESMÍR. Prvouka 3. ročník

Pouť k planetám. Která z možností je správná odpověď? OTÁZKY

Objev gama záření z galaxie NGC 253

FYZIKA NAD ATMOSFÉROU

dvojí povaha světla Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm Název školy Předmět/modul (ŠVP) Vytvořeno listopad 2012

Předmět: FYZIKA Ročník: 6.

ABSOLVENTSKÁ PRÁCE ZÁKLADNÍ ŠKOLA, ŠKOLNÍ 24, BYSTRÉ ROČNÍK. Výzkum vesmíru. Lukáš Jelínek

Kosmické záření a Observatoř Pierra Augera. připravil R. Šmída

Země. galaxie BANG! y/2 y/2. Regresní modely okolo velkého třesku. Jiří Mihola

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

Astronomie a vesmír. Bc. Irena Staňková. Čeština. Žák se seznámí s pojmy astronomie a vesmír. Vytvo eno v programu Smart. Prezentace / Aktivita

Kód vzdělávacího materiálu: Název vzdělávacího materiálu: Datum vytvoření: Jméno autora: Předmět: Ročník: 1 a 2

Základy astronomie I podzim 2016 vyučující: doc. RNDr. Miloslav Zejda, Ph.D. cvičící: Mgr. Lenka Janeková, Mgr. Jan Rokos

OBSAH ÚVOD. 6. přílohy. 1. obsah. 2. úvod. 3. hlavní část. 4. závěr. 5. seznam literatury. 1. Cíl projektu. 2. Pomůcky

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu

Profily eliptických galaxíı

Vesmír. jako označen. ení pro. stí. Podle některých n. dílech. a fantasy literatury je některn

Obecná teorie relativity pokračování. Petr Beneš ÚTEF

Kosmické záření a jeho detekce stanicí CZELTA

Temná hmota in flagranti

1 About Science. Věda je studium o přírodních pravidlech

Důsledky obecné teorie relativity Rozpínání vesmíru podle soudobých poznatků

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Dějiny vesmíru. v kostce. Zdeněk Mikulášek, Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně

ZEMĚPIS 6.ROČNÍK VESMÍR-SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Úvod strana 2. Kosmologie a určování vzdáleností strana 3. Cvičení 1 strana 8. Cvičení 3 strana 10. Cvičení 4 strana 10. Cvičení 5 strana 10

Země třetí planetou vhodné podmínky pro život kosmického prachu a plynu Měsíc

Cesta od středu sluneční soustavy až na její okraj

Počítání ve sluneční soustavě

Jak se měří vesmír? RNDr. Jan May, Ph.D

Naše Galaxie dávná historie poznávání

Utajené vynálezy Nemrtvá kočka

1. Zakroužkujte správnou odpověď U každé otázky zakroužkujte právě jednu správnou odpověď.

Pozorování dalekohledy. Umožňují pozorovat vzdálenější a méně jasné objekty (až stonásobně více než pouhým okem). Dají se použít jakékoli dalekohledy

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II

TEORIE ROKU Miroslav Jílek

Za hranice současné fyziky

Transkript:

Kosmologické kapitoly Jan Novotný, Jindřiška Svobodová Pedagogická fakulta Masarykova universita, Brno, Seminář Vlachovice 2015

Kosmologie - věda o vesmíru jako celku Základní kosmologické otázky: jaká je struktura kosmu jak vznikl, jak se vyvíjí a jaká bude jeho budoucnost) z čeho je složen jak je stár a velký Vývoj kosmolog.představ: cesta od fantazií a spekulací k ověřeným poznatkům Zformulování Einsteinovy teorie gravitace a propojení s fyzikou učinilo z kosmologie vědu - zvláštní povaha ověřování(1 vesmír a známe jen jeho malou část) Dnes moderní věda opřena o relevantní pozorování Východisko kosmologie vesmír je popsatelný na úrovni základních fyzikálních zákonů (?) Platnost zákonů se ověřuje ze signálů z vesmíru a v pozemských laboratořích (?) Metody kosmologie tvorba matematických modelů vesmíru, předpovědi a srovnání s pozorováním -------------------

Motivace Nový kurz koncipovaný pro učitelská studia, modernizace obsahu přednášky i formy Studijní opory: skripta, vidozáznamy, přednášky hostů, aktivizace Výzkum: jaké předpoklady studenti potřebují pro kosmologii, jaké miskoncepce se objevují u veřejnosti v kosmologických tématech ODPOVĚDNÍK 3

Ukázky z otevřených otázek dotazníku... Kdy a jakým způsobem byla poprvé změřena vzdálenost nejbližších hvězd? Jakým způsobem získáváme poznatky o vesmíru? Jaké jevy nám umožňují zjistit, že i mimo Sluneční soustavu existují planety? Je vzdálenost, do níž ve vesmíru dohlédneme, nějak principiálně omezena nebo se může se zlepšováním techniky stále zvětšovat? Je možné, že některé objekty, které zaznamenáváme již neexistují? Obsahuje vesmír prvky, které se na Zemi nevyskytují? Který prvek je ve vesmíru nejhojnější? Jak se uvádí v knihách o kosmologii, je vesmír ve velkém měřítku homogenní a izotropní. Odkud to víme? Je mezi homogenitou a izotropií nějaká souvislost? Věříte v existenci mimozemských civilizací? Jaké argumenty máte pro svůj názor?

Osnova kurzu Kosmologické hypotézy, modely a teorie Reliktní záření Teorie popisující hmotu a interakce Newton nebo Einstein? Střed nebo homogenita Plochost nebo zakřivenost Zrychlování nebo stacionarita Jak daleko dohlédneme? Pozorování v kosmologii Antropický princip

Aktivity ke kurzu 1. Práce s časovými osami a měřítky 2. Přiřazování odhady velikostí, vzdáleností a stáří 3. Riskuj - opakování a zavedení pojmů a definic 4. Vesmírná archeologie fotonový dopravník 5. Střed homogenita 6. Galerie převleků světla 7. Posun spektra fólie, práce se spektry 8. Reliktní záření omalovánka 9. Sestav si svůj Vesmír 10.Jak se galaxie vzájemně pohybují 11.Škálový faktor expanzní funkce 12. Drakeova rce

Úvodní aktivity časové osy Vývoj kosmologických představ a zásadních objevů kartičky - přiřazování na časovou osu Vývoj vesmíru Kosmický kalendář - přiřazování etap na provázek Obrázková galerie Mytologické představy vlastní tvorba

Vesmírná archeologie

Máte představu o velikosti, vzdálenosti a stáří různých objektů ve vesmíru? Seřazování 1, Zkuste uspořádat snímky v pořadí podle skutečné velikosti objektů Nejmenší ---------- největší 2, Zkuste seřadit snímky objektů od nejbližších po nejvzdálenější Nejbližší --------- nejvzdálenější 3, Zkuste uspořádat snímky podle stáří zobrazených objektů (nejdříve zformovaný, nejpozději zformovaný) Nejstarší --------- nejmladší Měsíc Kupa galaxií Hubbleova pole Hubbleův Teleskop Slunce Saturn Plejády Vírová galaxie

Jak jsou staří? Odpovědi, na nichž by se většina astronomů asi shodla: Teleskop několik let (1990) Plejády 80 millionů let Měsíc 4.5 miliard let Saturn 4.5 miliard let Sun 4.5 4.5 miliard let Galaxie 10 miliard let Hubble kupa galaxií více než 10 miliard let Na otázku je stanovení správné ho pořadí poněkud nejednoznačné, a je zároveň u řady objektů Vesmíru předmětem současného astronomický výzkumu. Při řešení této zdánlivě jednoduché otázky, se studenti potýkají s důležitými poznatky formování sluneční soustavy, životní cykly hvězd a vývoje vesmíru!

T 1 T 2 Rozpínající se vesmír ve dvou časech Rozpínání vesmíru kolem nás je ve všech směrech stejné divné? Kosmologický princip

Hvězdy, galaxie jsou rozloženy rovnoměrně (na kosmologických škálách, tzn. v měřítku asi 1 Gly je vesmír homogenní)

Sestav si svůj vesmír http://map.gsfc.nasa.gov/resources/camb_tool/index.html

Práce se spektry Spektrum Galaxie A má vodíkovou čáru na 724nm, hodnota na zemi je 656nm, rozdíl je 68nm, t.j.asi 10%. Rychlost pohybu Galaxie A je 10%c - tedy asi 30 000km/s.

vzdálenost mezi body Jak se galaxie ve vesmíru pohybují ve vztahu k sobě navzájem? Modelové analogie Experiment 1 rozpínání vesmíru Balónkový vesmír Balonek obvod cm AB BC CA stav 1 40,5 3,7 4,8 6,3 stav 2 49,4 5,1 6,3 9,1 stav 3 56,5 8,3 9,7 14 stav 4 65,5 13 15,6 23 Změny ve vzdálenostech mezi galaxiemi při rozpínání vesmíru 25 20 15 BC AB 10 5 0 35 40 45 50 55 60 65 70 obvod balónku

Experiment 2 běh na trati Vliv vzdálenosti na rychlosti vzdalování galaxií Vyneste graf závislosti vypočtené rychlosti galaxií na jejich vzdálenosti od M. Tabulka měření Galaxie Původní vzdálenost od M (cm) Vzdálenost od M po natažení (cm) posun oproti původní poloze(cm) Galaxie rychlost unášení (cm/s) A 1 2 1 2 B 2 4 2 4 C 3 5,9 2,9 5,8 D 4 7,8 3,8 7,6 E 5 10 5 10 F 6 12,1 6,1 12,2 G 7 14,4 7,4 14,8

Pionner 10 destička s poselstvím a zpáteční adresou Zpáteční adresa Země Sluneční soustava Spirální rameno Mléčná dráha Místní soustava galaxií Místní galaktická nadkupa Vesmír

Závěrem Pochopení některých aspektů kosmologie je pro hlubší porozumění našemu světu, v němž žijeme důležité. Mnohé z kosmologických přístupů pomůže porozumět problémům z jiných oborů fyziky. Kosmologie umožňuje formulovat zajímavé, dobře definované problémy, které pomáhají rozvíjet schopnosti kreativního i kritického myšlení.

Stručný souhrn poznatků vesmír je na největších rozměrech uniformní vesmír jako celek se rozpíná vesmír má specifické zastoupení chemických prvků vesmír vyplňuje reliktní mikrovlnné záření existují nepatrné anizotropie reliktního záření přítomnost temné hmoty a temné energie Zpřesnění: Hubbleova konstanta 67 km s 1 Mpc 1 Stáří vesmíru 13,8.10 9 let Oddělení záření od hmoty ~ 380 000 let po BB