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 Academia, Praha 1980.
astronomie
a
astrofyziky,
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
Starověké Řecko
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)
1515 – De hypotesis motuum coelestium – O domnělých 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 uvězněn
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)
http://hubble.nasa.gov/
1929 – rudý posuv ve spektrech galaxií
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 ☺
