UFY/AST Astronomie a astrofyzika
Základní informace Přednášející: RNDr. Petr Jelínek, Ph.D. Výuka: probíhá v ZS, 2h přednášky + 1h cvičení Způsob zakončení: Zp, Zk Podmínka udělení zápočtu: test výpočet 2 3 příkladů návštěva HaP v Českých Budějovicích (povinná!!!) návštěva AsÚ AV ČR v Ondřejově (nepovinná) Zkouška: ústní znalosti v rozsahu přednášky
Hrubý plán přednášek z UFY/AST Základy astronomie astronomické souřadnice, zdánlivý pohyb nebeských těles, základy nebeské mechaniky, Keplerovy zákony, souhvězdí, katalogy hvězd, čas a kalendář, Základy astrofyziky plazma, záření v astrofyzice, stavba a vývoj hvězd, galaxie, hvězdokupy, mlhoviny, Sluneční soustava Slunce, planety, planetky, komety, meteoroidy, Vznik a vývoj Vesmíru, kosmologie Přístrojová technika, dalekohledy, robotické dalekohledy, kosmonautika, budoucnost výzkumu,
Literatura ke studiu Vanýsek, V.: Základy astronomie a astrofyziky, Academia, Praha 1980. Šolc, M., Zahradník, J.: Astronomie, astrofyzika a geofyzika I., MFF UK, Praha 1987. Wolf, M. a kol.: Astronomická příručka, Academia, Praha 1992. Šolc, M. a kol.: Fyzika hvězd a vesmíru, SPN, Praha 1983. Široký, J., Široká, M.: Základy astronomie v příkladech, SPN, Praha 1977.
VSTUPNÍ TEST Z A&A
Jaké je předpokládané stáří sluneční soustavy? Vyjmenujte planety sluneční soustavy Jaká je nejmenší a největší planeta sluneční soustavy? Jaký je poměr velikostí a hmotností Země a Měsíce? V jaké oblasti sluneční soustavy se nachází hlavní pás asteroidů? V jaké fázi se nachází Měsíc při zatmění Slunce? Které z planet sluneční soustavy nemají měsíce? Odkud ke Slunci přilétají komety? Jaký je rozdíl mezi synodickým a siderickým měsícem? Jaká je oběžná doba geostacionární družice?
Jak vzniká polární záře? Co je velký třesk, kdy nastal a jaký je další předpokládaný vývoj vesmíru? Co je to světelný rok? Kdy nastává přibližně podzimní rovnodennost a kde Slunce v tu dobu přesně zapadá? Jaký je rozdíl mezi meteoroidem, meteorem a meteoritem? Proč Slunce svítí a za jak dlouho zhruba svítit přestane? Kdy byla objevena první planetka? Kdy byl objeven Měsíc?
Úvodní poznámky Astronomie a astrofyzika jsou vědní obory, zabývající se studiem vesmírných těles, kosmického prostoru a vesmíru jako celku Existuje zde řada speciálních směrů teoretická, pozorovací astronomie optická, družicová, rentgenová astronomie, radioastronomie, Astronomie odpovídá na to, kde kosmická tělesa jsou, jak se pohybují, jak jsou veliká, jaká je jejich hmotnost, Astrofyzika předmětem zájmu jsou fyzikální vlastnosti nebeského tělesa; jak těleso září, jaká je jejich vnitřní stavba, jaký je jejich vývoj, atd.
HISTORIE ASTRONOMIE A ASTROFYZIKY
Počátky astronomie (archeoastronomie) Již v pravěku, kdy první rozumný tvor zvedl hlavu k nebi Řada zachovaných prehistorických staveb (Anglie Stonehenge), ale i u nás Vysoce vyvinutá astronomie v Mezopotámii, Egyptě, Číně, Japonsku a střední Americe mnoho století před naším letopočtem
StarověkéŘecko Řekové zavedli pojem kosmos vesmír Kosmos se vztahoval na celek a znamenalo to něco úplného a neměnného, tedy krásného
Thales z Milétu (584 př. n. l.) Vychází z mýtu, že Země plave na vodní hladině a zemětřesení vznikají vlnobitím. Měsíc svítí odraženým světlem Předpovídá zatmění Slunce
Pythagoras (6. stol. př. n. l.) Učí o kulatosti Země, Měsíce a Slunce Oběh některých planet kolem Slunce
Aristarchos (320 250 př. n. l.) Ještě před M. Koperníkem vyslovuje hypotézu o heliocentrické soustavě Určuje vzdálenost Slunce Země a Měsíc Země (Dochoval se jen malý spis O velikosti a vzdálenosti Slunce a Měsíce)
Eratosthenes (276 194 př. n. l.) První určení velikosti Země Hodnota obvodu Země celkem přesně souhlasila s dnešním přesným údajem
Aristoteles (384 322 př. n. l.) Umístil Zemi do centra a jako příčinu kruhového pohybu planet uvedl nadpozemský éter Jeho myšlenky pak ovlivňovaly vývoj astronomie po dlouhé roky
Hipparchos (150 př. n. l.) Katalog jasných hvězd více než 800 hvězd První ověřování heliocentrického modelu z pohybu hvězd na noční obloze Objev posunu jarního bodu Projekt ESA Hipparcos, sestavení katalogu hvězd s velkou přesností http://www.rssd.esa.int/index.php?project=hipparcos
Klaudios Ptolemaios (150 n. l.) Geocentrický systém Almagest, 13 knih o astronomii
Evropa V 3. 13. století dochází ke stagnaci astronomie v Evropě Ve 13. století vzniklo na Pyrenejském poloostrově v Toledu (v místě styku arabské a křesťanské kultury) první evropské centrum astronomického bádání, které převzalo ptolemaiovský systém Astronomie dostala nové společenské úkoly Orientace na moři, mapování nově objevených zemí Co nejpřesnější určení drah planet (v té době byl stále mezi planety počítán i Měsíc)
Střední východ V uvedené době Arabové pěstují astronomii a překládají díla antických autorů Arabská věda zpřesnila tabulky pohybu Slunce a Měsíce Převzala geocentrické schéma vesmíru Abú ar-rajhán (973 1048) Omar Chajjám (1021 1122) Ulugh Beg (1394 1449)
J. Sacrobosco (1195 1256) Kolem roku 1240 vydává Tractatus de Sphaera Spis založený na Almagestu
Nicolaus Cusanus (1401 1464) Velké množství nápadů týkajících se zkoumání nekonečna např. Leibnize přivedly na myšlenku integrálního počtu Kolem roku 1450 učí o nekonečnosti vesmíru
Mikuláš Koperník (1473 1543) 1510 první verze znovuobjevení (Aristarchos) heliocentrické soustavy
Mikuláš Koperník (1473 1543) O domně- 1515 De hypotesis motuum coelestium lých pohybech oblohy 1543 vydání spisu De revolutionibus erbium coelestium Libri VI Šest knih o obězích těles nebeských Podává důkazy, že Slunce a nikoliv Země je středem Vesmíru Pohyb Země po kružnici Stanovení sklonu zemské osy k rovině kružnice střídání ročních období
Tadeáš Hájek (1525 1600) 1572 pozorování výbuchu supernovy v souhvězdí Kassiopea 1574 spis Dialexis de novae stailae Pokus o měření paralaxy podpora heliocentrické soustavy 1577 společně s T. Brahem podal důkaz, že komety nejsou součástí zemské atmosféry
Tycho Brahe (1546 1601) Přesným měřením paralaxy společně s T. Hájkem dokázal, že komety se pohybují vně měsíční dráhy 1599 pobývá v Praze
Tycho Brahe (1546 1601)
Tycho Brahe (1546 1601) Autor soustavy, která je kompromisem mezi geocentrickou a heliocentrickou soustavou
Giordano Bruno (1548 1600) Slunce ani Země není středem Vesmíru, Vesmír je nekonečný Slunce je hvězda 1584 De l'infinito universo et Mondi O nekonečnu, univerzu a světech 1592 zatčen inkvizicí a u- vězněn 1600 byl upálen jako kacíř
Galileo Galilei (1564 1642) 1609 používá dalekohledu, (pozorování měsíců u Jupitera, pozorování slunečních skvrn) dokazuje heliocentrickou soustavu 1610 Siderius nuncius 1632 Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo 1638 Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno à due nuove scienze
Johannes Kepler (1571 1630) 1600 příchod do Prahy objev 1. a 2. zákona 1609 Astronomia nova, obsahuje 1. a 2. zákon 1619 Harmonices mundi, obsahuje 3. zákon
Isaac Newton (1643 1727) 1687 Philosophiae Naturalis Principia Mathematica Matematické principy přírodovědy Popis zákona gravitace a svými zákony položil základy klasické mechaniky
Edmund Halley (1656 1742) 1705 výpočet dráhy periodické komety
William Herschel (1738 1822) 1781 nalezl planetu Uran
Giuseppe Piazzi (1746 1826) Carl Friedrich Gauss (1777 1855) 1801 objev první malé planetky Ceres, poté na několik dní ztracena Výpočet dráhy planetky Ceres následné znovuobjevení
Joseph Fraunhofer (1787 1826) 1814 objev absorpčních čar ve spektru Slunce
F. W. Bessell (1784 1846) F. G. W. Struve (1793 1864) 1838 první změřili paralaxu hvězdy 61 Cygni a určili vzdálenost od Země
Johann G. Galle (1812 1910) 1846 objev planety Neptun na základě poruch v dráze Uranu Výpočet polohy Neptuna provedli U. Leverrier (1811 1877) a J. C. Adams (1819 1892)
Norman R. Pogson (1829 1891) 1850 fotometrie hvězd Friedrich Argelander (1799 1875) 1852 1859 první rozsáhlejší katalog hvězd (Bonner Durchmusterung)
Gustav Kirchhoff (1824 1887) 1860 formulace základního zákona pro teorii záření Henry Draper (1837 1882) 1872 fotografická spektroskopie hvězd
E. C. Pickering (1846 1919) A. J. Cannonová (1863 1941) 1880 spektrální klasifikace hvězd
Max Planck (1858 1947) 1900 počátky kvantové teorie Karl Schwarzschild (1873 1916) 1900 počátky teorie hvězdných atmosfér
Albert Einstein (1879 1955) 1905 speciální teorie relativity 1915 obecná teorie relativity George E. Hale (1868 1938) 1908 objev magnetického pole ve slunečních skvrnách
Einar Hertzsprung (1873 1967) H. N. Russell (1877 1957) 1910/13 závislost spektrum svítivost (H R diagram)
Arthur Eddington (1882 1944) 1916 teorie vnitřní stavby hvězd Harlow Shapley (1885 1972) 1918 excentrické postavení Slunce v Galaxii
Edwin Hubble (1889 1953) 1929 rudý posuv ve spektrech galaxií http://hubble.nasa.gov/
Clyde Tombaugh (1907 1997) K. G. Jánský (1905 1950) 1930 rádiové záření z vesmíru
Hans Bethe (1906 2005) 1938 nukleární reakce ve hvězdách A.V. Ambarcumjan (1908 1996) 1947 objev hvězdných asociací
Další důležitá data v historii astronomie a astrofyziky 1945 počátek rychlého rozvoje radiastronomie 1957 SSSR; Sputnik první umělá družice Země, počátky kosmonautiky 1961 J. Gagarin; první oblet Země 1968 objev kvasarů 1968 objev pulsarů 1969 N. Armstrong, E. Aldrin; první lidé na Měsíci 1973 první kosmická stanice na oběžné dráze Země s posádkou 1977 sonda Voyager 1, Voyager 2
Další důležitá data v historii astronomie a astrofyziky 1986 sonda Giotto; výzkum jádra 1P/Halley 1990 Hubbleův teleskop na oběžné dráze Země 1996 sonda NEAR Shoemaker přistání na planetce (433) Eros 2003 sonda Hayabusa; cíl planetka (25143) Itokawa 2006 sonda New Horizons výzkum Pluta 2009 sonda Kepler (výzkum extrasolárních planet) 2010 družice SDO (Solar Dynamics Observatory) 20?? opětovné přistání na Měsíci 20?? první lidé na Marsu?????? kolonizace sluneční soustavy