Uvod u astronomiju i astrofizikuDoc.dr.sc. Marina Poje Sovilj

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera

Odjel za fiziku

http://petapixel.com/2015/02/14/nasa-time-lapse-shows-5-years-suns-life-3-glorious-minutes/

5 godina života Sunca u 3 minute ☺

O kolegiju .....

STRUKTURA KOLEGIJAPREDAVANJA: 30 sati

VJEŽBE: 15 sati

PRAKTIČNA NASTAVA:

http://www.fizika.unios.hr/uaa/nastavni‐materijali/

ECTS BODOVIizborni kolegij koji nosi 4 ECTS boda

SADRŽAJ KOLEGIJA

Uvod, Povijesni osvrt na razvoj astronomijeKako poimati zvijezde i zviježđaOsnovne metode određivanja udaljenostiGibanja ZemljeMehanika gravitacijeAstronomija planetaAstronomski instrumentiSferna astronomijaSunce i svemirska klimaFizika zvijezdaKozmologijaPromatranja (praktična nastava)

PREPORUČENA LITERATURA

Vujnović, V. ; Astronomija 1 , Školska  knjiga, Zagreb, 1994. Vujnović, V. ; Astronomija 2 , Školska  knjiga, Zagreb, 1994.        Vujnović, V. ; Astronomija (za učenike osnovne škole), Element, Zagreb, 1997.Vujnović, V. ; Zvjezdane vatre dalekog svemira: fizikalna astrognozija, Profil, Zagreb, 2009.Hester, J.,Burstein , D., Blumenthal, G., Greeley, R., Bradford, S.,  Voss, H. ; 21st Century Astronomy, W.W.Norton&Company, New York, 2006.Nastavni materijali http://www.fizika.unios.hr/uaa/nastavni-materijali/

OBAVEZE STUDENATARedovito pohađanje (minimalno 70 %) i praćenje 

nastave ‐ predavanja i vježbi koje neće biti strogo odvojene!  

POLAGANJE ISPITA2 PARCIJALNA PISMENA ISPITA (KOLOKVIJA) TIJEKOM SEMESTRA

+ STUDENTSKI SEMINAR 

+ DISKUSIJA (USMENI ISPIT)

Teme seminarskih radova će ubrzo biti oglašene!

PISANI SEMINAR+PPT

UVOD U ASTRONOMIJU I ASTROFIZIKU

Astronomija…..

grč. astro+nomos = zakon zvijezda

Znanost koja proučava porijeklo, evoluciju te fizikalna i kemijska svojstva svih objekata izvan Zemljine atmosfere.

Jedna od najstarijih prirodnih znanosti!

Promatranje svijeta oko sebe!

Astronomija i drevne civilizacijePočetak davno prije svih pisanih dokumenata – tragove nalazimo u spiljskim crtežima (Bik, Kasiopeja, Veliki Medvjed).

Prirodna potreba proučavanja izmjena dana i noći, godišnjih doba....

Važnost astronomije očituje se u ostavštinama drevnih civilizacija (npr. Stonehenge ‐ starost više od 4000 godina!)

Spilja Lascaux, Francuska

Starost crteža oko 17 000 godina!

Plejade (Vlašići)

Aldebaran (α Tau)

Astronomija i drevne civilizacijeAurignacijska kultura 

(starije kameno doba), prema nalazištu Aurignac, Francuska

kultura 30 000 ‐ 23 000 g.pr.Kr.Mjesečeve faze urezane u kost

Astronomija i drevne civilizacijeVučedolska kultura

bakreno doba, isto vrijeme kao i egipatska i mezopotamijska kultura

najpotpuniji indo‐europski kalendar?datiran oko 2600 g.pr.Kr.Zviježđa koja simboliziraju godišnja doba kao prvaobilježja na večernjem nebu (Orion, Plejade, Blizanci,Ribe, Kasiopeja, Labud)

Astronomija i drevne civilizacijeStonehenge

Brončano dobaNekoliko fazi  gradnje od 2900 ‐ 1600 g.pr.Kr.Pretpostavlja se da je to vrlo složeni  kalendar i zvjezdarnica – (ljetni/zimski solsticij; pomrčine Sunca i Mjeseca)

Astronomija i drevne civilizacijeAstečka kultura

Jedan je bio ritualni, imao je 260 dana i zvao se tonalpohualli. Bio je podijeljen u 13perioda po 20 dana. Drugi sunčani (xiuhpohualli) imao je 365 dana (godina počinjehelijakalnim izlaskom Plejada).Ovaj kalendar dijelio se na 18 mjeseci po 20 dana. Ovome se treba pridodat i 5 dananazivanih nemontemi.Mayanski kalendar ‐ proučavali Venerin ciklus – ratovanje?

Kalendar Asteka je bazaltni kamen težak 25 tona ipromjera 3,7 metara ili 12 stopa. Pronađen je 1790.godine i smješten u Antropološkommuzeju u Meksiku.

Astronomija i drevne civilizacijeKineska astronomija

Oko 3000 g.pr.Kr.

Opažaju i predviđaju pomrčine

Opisane Sunčeve pjege

Koriste oruđa i instrumente pri promatranju –Pekinški opservatorij

Opisani kometi

Profesionalni promatrači neba

Surađuju sa islamskim kolegama

Opisali supernovu 1054. (maglica Rakovica u Biku M1)

Danas…  vlastiti svemirski program !

Astronomija i drevne civilizacijeIndijska astronomija

Astroteologija: SUNCE (Surija), MJESEC (Chondra), ZVIJEZDE i PLANETI su također bogovi

mjerenje vremena; vjerski razlozi (pravilno doba za prinošenje žrtava)

najraniji arheološki nalazi – početak 8. tisućljeća pr. Kr.prvo razdoblje indijske astronomije ‐ najstariji pisani izvor ‐zbirka prastarih tekstova obrednoga i književnoga karaktera(prema predaji nastala prije 3100. g. pr. Kr.)srednje razdoblje indijske astronomije – dodiri s babilonskomastronomijomtreće razdoblje indijske astronomije – utjecaj grčke astronomije

Astronomija i drevne civilizacijeEgipatska astronomija

Nabta Playa 5000.g.pr.Kr.Poplave Nila – Sirius tzv. helijakični izlasci Siriusa (istodobni izlaci sa Suncem) što se događa jednom godišnje

Giza 2700‐2500 g.pr.Kr.

Veza piramida i Orionovog pojasa

Astronomija i drevne civilizacije

Babilonska astronomijaDijele krug u 360°, zatim 60 minuta i 60 sekundi 

Heksagezimalni brojevni sustav

Sumerani – klinasto pismo – 3500 g.pr.Kr.

Predviđaju pomrčine Sunca

Astroteologija: Mjesec je bog Nanna, Sunce i zvijezde također bogovi

Amisadukina Venerina tablica – 7 st.pr.Kr.

Sunčani i vodeni satovi

Zigurat iz Ura

Astronomija i drevne civilizacije

DVORSKI ASTRONOMI

Računanje povoljnih trenutaka za ratovanje, putovanje...

Izrada horoskopa ?! – sredstvo financiranja....☺

FENIČKA I MINOJSKA KULTURA

Izrazito pomorske civilizacije – orijentacija prema zvijezdama

Astronomija i drevne civilizacijeGrčka astronomija

Tales (6.st.pr.Kr.)predviđa pomrčine Suncaopisuje zviježđe Malog medvjeda

Anaksimen (585. – 525. g.pr.Kr.)opisuje razlike između planeta i zvijezdauvodi pojam “nebeska sfera”

Platon (pravo ime Aristokle) (585. – 525. g.pr.Kr.)Sokratov učenik, Aristotelov učiteljgibanje po kružnici“Vi koji ne volite geometriju ne ulazite!” 

Aristotel (384. – 322. g.pr.Kr.)Zemlja u središtu SvemiraZemlja je okrugla – DVA DOKAZA: POMRČINE SU KRUŽNE+PUTOVANJEMNA SJEVER promjena visine zvijezde; odredio polumjer od 7400 km

Astronomija i drevne civilizacijeGrčka astronomija

Aristarh (310. – 230. g.pr.Kr.)zagovara heliocentrizam i ideje pitagorejaca (Filolaj) – prognan!odredio omjer udaljenosti Sunca i Mjeseca 

Apolonije (265. – 170. g.pr.Kr.)epicikli; ekscentrične kružniceudaljenost Zemlje i Mjeseca 

Eratosten (276. – 194. g.pr.Kr.)voditelj aleksandrijske knjižnice odredio opseg Zemlje (39 690 km – vrlo točno!)  

Hiparh (190. – 120. g.pr.Kr.) – najveći grčki astronom i opažačgodina traje 365 i ¼ danakatalog i magnitude zvijezdaspominjao i nagađao o precesiji

Astronomija i drevne civilizacije48.g.pr.Kr. u požaru uništena aleksandrijska knjižnica! 

Klaudije Ptolomej (83. – 161. g.) ‐ GEOCENTRIZAM“Almagest” – “Veliki zbornik”cjelokupno znanje astronomije; detaljno opisana 48 zviježđaepicikli (složeno kružno gibanje po epiciklu i diferentu)

Brojni svici rukopisa bili su pisani na gotovo svim tada poznatim jezicima(grčki, latinski, aramejski, hebrejski, jezici naroda mezopotamije, arapskii indijski).Upravitelji knjižnice bili su geograf i matematičar Eratosten, filolog Aristofan izBizanta, astronom Aristarh te gramatičar Zenodot iz Efeza. Pjesnik Kalimahnačinio je svojevrsni katalog knjižnice pod nazivom Tablice (Pinakes).U vrijeme rimskog građanskog rata, Egipat se umiješao u sukob. Došlo je i dosukoba između rimske i egipatske vojske te je tom prilikom Cezar dao zapalitiegipatsku flotu u luci, a vatra se proširila na obalu i zapalila knjižnicu koja jevećim dijelom uništena (prema povjesničaru Plutarhu).Kasnije je Marko Antonije, kako bi udovoljio kraljici Kleopatri nadomjestio diouništene knjiške građe preseljenjem oko 200 000 svitaka iz Pergamske knjižnice

Srednji vijek u Europi

Crkva prihvaća geocentrični model!

Mračni srednji vijek

Sva znanja ponovno dolaze tek u 12. i 13. stoljeću preko Arapa prevodeći njihove spise na latinski jezik.

Većina terminologije (nazivi većine zvijezda) u astronomiji je upravo iz arapskog jezika!

Srednji vijek u arapskom svijetuBagdad, Damask, Kairo, Maroko, Španjolska (Cordoba, Toledo)

Spojili znanje s Istoka i GrčkeAl –Hvarizmi (780. – 850.)

Astronomske tablice, kvadratna jednadžbaAlgebra – indijska notacija  0

Al – Battani (858. – 929.) DamaskOdredio kutne promjere Sunca i Mjeseca, nagib ekvatora prema ekliptici

Al – Biruni (973. – 1048.)Mliječna staza = “mnoštvo zvijezda”Određuje Zemljin polumjer = 6339,6 km

Ulugh – beg (1394.‐ 1449.)vladar Samarkanda gdje je i izgradio zvjezdarnicuOdredio položaje oko 1000 zvijezda i svrstao ih u tablice

Renesansa – povratak u Europu!

Peurbach (1423. – 1461.) i njegov učenikGeocentrični sustav

Müller ‐ Regiomontanus (1436. – 1476.) “Efemeride” tablice položaja Sunca, Mjeseca i planeta za period 1474. –1506. kojima su se služili i pomorci:

Kolumbo 1492. otkriva AmerikuVasco da Gama 1498. oplovljava Afriku i nalazi put za Indiju.

Renesansa – povratak u Europu!Nikola Kopernik (1473. – 1543.)

Ruši geocentričnu teoriju – HELIOCENTRIZAM

De revolutionibus orbium celestrium (objavljen nakon smrti)

Opisuje 3 osnovna gibanja Zemlje (oko svoje osi, oko Sunca i oko okomice na ekliptiku) 

Pomični epicikli za Merkur i Veneru

Tycho Brahe(1546. – 1601.)Uvjereni geocentrist1572. opaža supernovu30 godišnje opažanje – točnost od lučne minuteZaključuje da su neke od zvijezda veće od SuncaKepler mu je učenik!

Renesansa – povratak u Europu!

Johann Bayer (1572. – 1625.)Nebeski atlas  ‐ Uranometria

Označavanje zvijezda u zviježđima grčkim slovima, glavna zvijezda α

Johannes Kepler (1571. – 1630.)1604. i on opaža supernovu1619. : Harmonice mundiKeplerovi zakoni:

Renesansa – povratak u Europu!Galileo Galilei (1564. – 1642.)

Slobodni pad, kosi hitac

Unaprijedio teleskop: opisuje kratere na Mjesecu, 

Venerine faze, Sunčeve pjege

Jupiterovi sateliti – dokaz heliocentričnosti!

1633.g. osuđen na kućni pritvor (1992.g. mu se ukida kazna ?!)

Sir Isaac Newton (1642. – 1727.)Gravitacijska sila – klasična fizika1687. godine ‐ Philosophiae naturalis principia mathematicaReflektorski teleskop

“Ako sam i vidio dalje od drugih to je zato što sam stajao na ramenima divova”

Renesansa – povratak u Europu!Ch. Huygens (1629. – 1695.) 

1655. otkrio Saturnov satelit TitanPoznat po svojoj valnoj teoriji svjetlosti

1667. godine opservatorij Pariz 1675. godine opservatorij Greenwich1700. godine opservatorij Berlin

Cassini (1625. – 1712.) i Römer (1644. – 1710.)djeluju na pariškom opservatorijuOpažaju Jupiterove satelite, određuju vremena njihovih ulaska u sjenu – okultacijaIz tih podataka Römer određuje astronomskom metodom brzinu svjetlosti

Renesansa – povratak u Europu!E. Halley (1656. – 1742.)

1705. određuje identičnost kometa koji se pojavio 1426., 1531., 1607. i 1682. iodređuje mu period od 76 godina – Halleyev kometprema Newtonovim formulama!metoda mjerenja udaljenosti planeta tranzitom preko sunčevog diska

J. Bradley (1693. – 1762.)1747. otkrio nutaciju – utjecaj Mjeseca kao fine periodičke promjene uprecesiji Zemlje.

Renesansa – povratak u Europu!

Ch. Messier (1730.‐1817.)1784. katalog (popis maglica M1‐M110) i  danas se koristi!

MESSIEROV MARATON

1846. Le Verrier, Adams, Galle otkrivaju Neptun ‐ 1998. zasluge dodjeljene LeVerrieru

William Herschel (1780. – 1834.) i sestra Caroline HerschelPomno bilježe položaje svih zvijezda i maglica1781. William Herschel otkriva planet Uran (Georgium Sidum/Georgeova zvijezda) Bošković iz tri bliska položaja na nebu izračunava da se radi o zatvorenoj staziOpisao Mliječnu stazu

John Herschel1864. objavljuje nadopunjeni katalog oca i tetke (oko 5000 objekata) 

Suvremena astronomijaN. Pogson

1854. razvija astronomsku fotometriju – luminozitet zvijezda,

W. Wollaston i J. von FraunhoferPočetak spektroskopije 

1802. odnosno 1814. opažaju i popisuju tamne apsorpcijske linije u Sunčevu spektru koje se po njemi zovu Fraunhoferove linije

Fraunhofer izrađuje spektroskop s optičkom rešetkom

Ch. Doppler1842. godine utvrđuje da se valna duljina svjetlosti mijenja ako se izvor giba Dopplerov efekt

G.R.Kirchhoff i R.W.Bunsen1859. Osnove spektralne analize – princip identičnosti pri emisiji i apsorpciji

N.Lockyer1868. otkriva helij na Suncu 

Suvremena astronomijaA. Secchi

Fotografija u astronomskoj spektroskopiji – klasificira zvijezde po spektrima, koji se klasificiraju u katalozima (npr. Harvardski Draperov katalog) 

E. Hertzsprung 1905. i H.N.Russel 1913. Hertzsprung – Russelov dijagram

opisuje trenutno stanje zvijezde, njezinu strukturu, izvor energije i razvitak   

Unutrašnja građa i izvor energije u zvijezdama

H. Helmholtz 1884. – stezanje zvijezde izvor energije

A.S.Eddington – važna relacija između mase i luminoziteta

H.A.Bethe i K.F.Weizsäcker – 1938. – nuklearna fuzija vodika u helij

Suvremena astronomija1918. počinje se opažati teleskopom‐reflektorom na Mt Wilsonu s promjerom objektiva od 254 cm

1949. počinje se opažati teleskopom na Mt Palomaru s promjerom objektiva od 508 cm

V.M.Slipher 1912. godineUz pomoć Dopplerovog efekta ustanovio je da se spiralne maglice udaljavaju, a 1914. i da rotiraju

W.Baade, B.Kukarkin 1944. godine Prepoznaje populacije zvijezda u Mliječnom putu (populacija I – u galaktičkojravnini i populacija II u halou) – populacije se razlikuju i po kemijskom sastavu

Suvremena astronomija

Edwin Hubble (1889. – 1953.)Promatranja s Mt Wilsona proučava cefeide u Andromedi

1924.‐ 1929. uz Humasona : svemir se širi ‐ crveni pomak u spektru dalekih galaksija je posljedica Dopplerovog efekta uslijed širenja svemira

Albert Einstein (1879. – 1955.)1916. Opća teorija relativnosti

5. Solvayeva konferencijaO elektronima i fotonima

Rasprave o novo – formiranoj kvantnoj teoriji 

Održana 1927.  na kojoj su 17 od 29 sudionika nobelovci

Bohr – Einstein debate

20. stoljeće

1930. Clyde Tombaugh otkriva Pluton

1957. lansiran prvi umjetni satelit – Sputnik 1

1963. otkriveni kvazari Marten Schmidt

1967. otkriveni pulsari Jocelyn Bell i Anthony Hewish

1969. čovjek dolazi na Mjesec

Kraj 20. stoljeća......

Točnije i detaljnije informacije o prijašnjim spoznajama, otkrivanjenovih svjetova, astrobiologija....

Svakodnevne detaljne informacije o prostoru i događajima izmeđuZemlje i Sunca, te njihov utjecaj na život na Zemlji:www.spaceweather.com

Danas...

Proučava se Svemir na svim valnim duljinama (radiovalovi Very Large Array)Prikupljanje i obrada podataka suvremenim instrumentima i računalima....

Što i kako gledati na nebu ovih dana? 

Ravnina ekliptike