AST En kosmisk reise Forelesning 1: Om emnet, pensum og eksamen Hva er astronomi og astrofysikk? Stjernehimmelen

Transkript

1 AST En kosmisk reise Forelesning 1: Om emnet, pensum og eksamen Hva er astronomi og astrofysikk? Stjernehimmelen

2 Kursopplegg Forelesninger: 2 x 2 timer/uke. Gruppetimer: 1 x 2 timer/uke (2 grupper). Timeplan på emnesidene: AST1010/h19/timeplan/index.html Anbefalt, men ikke obligatorisk å følge undervisningen.

3 Nyttige navn og adresser Kursansvarlig: Hans A. Winther Sven Wedemeyer David F. Mota Gruppelærere: Jowita Borowska Jakob Borg Studiekonsulent: Brenda Apili Atubo Forelesningene: Auditorium 1 i Vilhelm Bjerknes hus (Tirsdag ) Store fysiske audiotorum i Fysikkbygget (Torsdag ) Gruppetimene foregår i auditorium 3 i Kjemibygget (Onsdag og Fredag )

4 Gruppetimer Oppgaver til hver uke legges ut i timeplanen (fortløpende gjennom semesteret). Oppgavene til neste uke blir lagt ut Fredag uken før (se tidligere års semestersider hvis du vil ha flere oppgaver) Hvis plass: mulig å gå på en annen gruppe enn man er påmeldt til.

5 Kursopplegg Ingen obligatoriske innleveringer, ingen midtveiseksamen var status helt til i går! Men nå er det bestemt at det skal være en obligatorisk nettbasert oppgave i midten av september. Må gjennomføres for å kunne ta slutt-eksamen (men vil trolig ikke telle på karakter). Eksamen: Digital eksamen. Flervalgsoppgaver. 3 timer, ingen hjelpemidler. Eksamensdato: 6. November (Silurveien 2, Sal 3). Ved sykdom etc. under eksamen, se

6 Pensum Astronomi en kosmisk reise av Øystein Elgarøy, 2. utgave, Universitetsforlaget, Forelesningsnotatene (se matnat/astro/ast1010/h19/timeplan/index.html#for) Liste over formler (er kun 7) som er pensum ligger på kurssidene (se v17/pensumliste/formler.pdf). Se fullstendig pensumoversikt på: pensumliste/index.html

7 Typiske eksamensspørsmål Ny eksamensform dette semesteret (digital eksamen)! Blir noe ala: Hvilke av disse er en måne for Jupiter? 1) Io 2) Europa 3) Ganymedes 4) Phobos 5) Skiftenøkkel Hva vil omløpstiden til en jordlignende planet som går i bane om sola med en halvakse som er fire ganger jordens halvakse være? 1) 1år 2) 4år 3) 8år 4) 16år 5) 1 sekund Skal sørge for å gi dere relevante eksempler (og mest sannsynlig en prøveeksamen) når vi nærmer oss slutten av kurset. Quiz på slutten av hver forelesning for de som er interessert (Kahoot app).

8 Regneoppgaver Svært enkel regning Barneskolepensum + enkel potensregning Kalkulator helt unødvendig Regneoppgavene til eksamen vil ligne oppgaver som blir gjennomgått i gruppetimene Få hjelp i gruppetimene om du har behov

9 Beskjeder Viktige beskjeder legges ut på emnesiden: AST1010/h19/ Følg med jevnlig (hver uke). Hvis en forelesning blir avlyst grunnet sykdom etc. så vil det ligge beskjed der (vil også sende e-post) Fronter/Canvas brukes ikke i AST1010, alle beskjeder og alt materiale blir lagt ut på semestersiden

10 Denne forelesningen: Hva astronomer studerer Notasjon for veldig store og veldig små tall Enheter for avstander og vinkler Hvorfor astrologi ikke er vitenskap Koordinater på himmelen Hvorfor har vi årstider?

11 Hva er astronomi? Astronomi: Vitenskapen om himmellegemene og verdensrommet. (Store Norske Leksikon) En av de eldste vitenskapene Inkluderer alt fra å gjøre observasjoner (observasjonell astronomi) av forskellige himmellegemer til det å forklare observasjonene (teoretisk astronomi).

12 Ting vi skal dekke i dette kurset Solsystemet: sola, planetene, astroider/kometer, hvordan det ble dannet. Andre solsystemer, eksoplaneter. Kilde: NASA

13 Ting vi skal dekke i dette kurset Kilde: NASA Forskjellige type stjerner. Hvordan de ble dannet og vil utvikle seg. Sorte hull.

14 Ting vi skal dekke i dette kurset Melkeveien og typer galakser. Kilde: NASA

15 Ting vi skal dekke i dette kurset Kilde: HST/NASA Andre galakser enn vår egen. Galaksehoper. Hvordan vi kan observere det og hva vi kan lære av det.

16 Ting vi skal dekke i dette kurset Kilde: ESA/Planck Science Team Kosmologi: Hva vi vet om universet som helhet. Inflasjon. Big Bang. Den kosmiske bakgrunnstrålingen.

17 Video: watch?v=ae5ngg4ro0o

18 Fra det største til det minste Astronomer studerer de største objektene som finnes, og kartlegger universet over enorme avstander. For å forstå de fysiske mekanismene som ligger bak det vi ser, må vi ofte bruke kunnskap om universets minste byggesteiner. Dette vil si at man trenger elementer fra gravitasjonsteori, elektromagnetisme, hydrodynamikk, termodynamikk, statistisk fysikk, atomfysikk, kvantefysikk og så videre (men du trenger heldigvis ikke kunne alt dette for å følge dette kurset).

19 Store og små tall Store tall som potenser av 10: 100 = = 10 6 Regel: 1 (fulgt av n nuller) = 10 n Sola veier ca kg ( = kg)

20 Store og små tall Små tall som negative potenser av 10: 0.1 = = 10-5 Regel: 0.(n-1 nuller)1 = 10 -n En hydrogenkjerne veier ca kg ( = kg)

21 Egne enheter for små lengder 1 nanometer = 1 nm = 10-9 m 1 angstrom = m 1 femtometer = 1 fermi = 1 fm = m

22 Astronomiske lengdeenheter to ganger ti i tyvende meter er ikke lett å ha noe forhold til. Vi bruker derfor egne lengeenheter i astronomien som gjør det lettere å forstå. Innenfor solsystemet: 1 astronomisk enhet = 1 AU = km Svarer omtrent til gjennomsnittlig avstand mellom jorda og sola. Når vi ikke trenger å være super nøyaktig kan vi sette 1 AU = km (= 150 millioner km).

23 Utenfor solsystemet 1 lysår = lengden lys beveger seg gjennom tomt rom i løpet av et år = 9, m (du vil noen ganger se liknende enheter som lysminutter, lysdag etc.) Senere i kurset skal vi møte en annen enhet for lengde: parsec. 1 pc = 3.26 lysår. Merk: Disse er en enhet for lengde, ikke for tid! (Så nei, Han Solo, Millenium Falcon gjennomførte neppe the Kessel Run i løpet av 12 parsec)

24 Vinkler Avstander kan ikke måles direkte på himmelen. Det som kan måles direkte, er vinkler (vi skal senere i kurset snakke litt om hvordan vi kan beregne avstander). Når vi snakker om, for eksempel, stjernehøyde, er det snakk om vinkelen opp fra horisonten, ikke avstand.

25 Vinkler Vinkler måles i grader, 360 grader svarer til en full sirkel. 1 bueminutt = 1/60 av en grad. 1 buesekund = 1/60 av ett bueminutt. Eksempel: Fullmånen dekker en vinkel på 31 bueminutter (nesten nøyaktig det samme som sola, hvilket gjør solformørkelser mulige)

26 Astrofysikk Tradisjonelt: Astronomer måler og beskriver himmelfenomener Astrofysikere forsøker å forstå himmelfenomenene ved hjelp av fysikkens lover. I dag: ordene brukes om hverandre. Dette kurset handler vel så mye om astrofysikk som astronomi.

27 Hvordan drive med astrofysikk? Historien om Neptun og Vulkan

28 Oppdagelsen av Neptun Beregninger av Uranus bane stemte ikke med observasjoner. I 1821 foreslo Alexis Bouvard at avvikene skyldtes en planet i bane utenfor Uranus. John Couch Adams og Urbain Le Verrier beregnet banen til den hypotetiske planeten i Oppdaget av Galle og d Arrest i Suksess!

29 Historien om Vulcan Også Merkurs bane viste avvik fra den beregnede. Le Verrier foreslo i 1859 at avvikene skyldes en planet i bane innenfor Merkurs. Mange lette, men Vulcan ble aldri funnet. Rundt 1920 fant vi den riktige forklaringen: Newtons gravitasjonslov må erstattes med Einsteins generelle relativitetsteori (mer nøyaktig).

30 Vitenskapelig metode Vi observerer uventede fenomen. Vi gjetter på en forklaring. Hvis forklaringen har noen verdi, har den konsekvenser som kan testes med nye observasjoner. Stemmer ikke konsekvensene med observasjonene, forkastes den. Vi må gjette på nytt. I motsatt tilfelle får vi større grunn til å tro at vi har gjettet riktig, men det er ikke bevist.

31 Virkeligheten ikke alltid like enkel Observasjoner kan være feil. Uforutsette omstendigheter kan føre til at observasjonene ikke stemmer med gjetningen, selv om den er riktig. Astronomer kan være sta: Holder fast på teoriene sine, selv om de er i strid med observasjonene. En av de viktigste forutsetningene for fremskritt er åpen diskusjon og kritikk av hypoteser og observasjoner.

32 Forskjell mellom fysikk og astrofysikk Vi kan ikke gjennomføre kontrollerte eksperimenter i astrofysikken. Kan for eksempel ikke lage en stjerne og måle hvordan den utvikler seg. Vi må lære om stjerners historie ved å observere mange av dem ved ulike stadier av livet.

33 Kilde: Wikimedia commons Hva med astrologi?

34 Hva er astrologi? Vanskelig å svare på, for det finnes mange ulike varianter: vestlig astrologi, hinduistisk astrologi, kinesisk astrologi En fellesnevner er forestillingen om at det er forbindelser mellom fenomen på stjernehimmelen og jordiske hendelser + personlighetstrekk

35 Mitt dagshoroskop minfremtid.no: Du starter uken nokså innadvendt. Likevel går din tankevirksomhet i dobbel fart. Du er inne i en periode hvor du bestemmer det meste i livet ditt. Fra 23. feirer noen av dere bursdag, gratulerer! Penger går svært bra. Du har masse energi og helse er også på topp. Du har fortjent godene du får. minkrystallkule.no: Du er et av jordtegnene, eller de praktiske tegnene - og ja, det betyr at du er jordnær! Tross din beskjedne natur og ditt rykte som et av ungkarstegnene og et av de jomfruelige tegnene kan du være ganske frisk og rask. Det er ingen overraskelse at så mange sexsymboler på film er født i ditt tegn.

36 Horoskoper Ofte svært generelle åpne for tolkning i mange mulige retninger (Barnum statements) Kan planeters posisjon i forhold til stjernebilder brukes til å spå fremtiden? Nei De eneste mulige påvirkningene planetenes posisjon har er tyngdekraft og reflektert sollys. Ingen av disse mekanismene påvirker mennesker på jorden i betydelig grad.

37 Er astrologi vitenskap? Ut i fra hva vi mener å vite om hvordan universet fungerer, finnes det ikke en sjanse i havet for at astrologien kan være sann! Spørsmålet er om astrologisk metode er en anvendelse av vitenskapelig metode. Likhetstrekk på overflaten: Hypotese om påvirking, beregning av horoskop leder til påstander om virkeligheten.

38 Virker det? Shawn Carlson (Nature 318, side 419, 5. desember 1985) A double-blind test of astrology Testet astrologers evne til å forutse personlighet basert på fødselshoroskop. Astrologene gjorde det like bra som man ville ha gjort ved ren gjetning.

39 Hva førte dette til? Ingen verdens ting! Astrologer fortsetter akkurat som før. Ingen revisjon av hypoteser, ingen forbedringer av metode. Astrologer lærer ikke av empiri. De har ideer og metoder som opprettholdes uansett hva som observeres. Derfor kan det ikke kalles vitenskap.

40 Siste del av forelesningen: Hvordan angi posisjon på himmelen Hvordan stjernehimmelen forandrer seg gjennom gjennom døgnet og året Hvorfor har vi årstider?

41 Koordinatsystemer I astronomien brukes mest ofte sværiske koordinatsystemer. En retning på himmelen (eller et punkt på jordoverflaten) kan beskrives ved 2 vinkler På overflaten av jorda kaller vi disse lengde og breddegrad.

42 Globale himmelkoordinater Ordene er direct translation : Equinox = Jevndøgn Solstice = Solverv Right ascension = Rektacensjon Declination = Deklinasjon Eplictic = Eplitikken Celestial eq. = Himmelekvator

43 Lokale himmelkoordinater

44 Lokale himmelkoordinater animations/coordsmotion/ altazimuth.html

45 Ett til hvert sitt bruk Hvorfor to forskjellige koordinatsystemer? Lokalt: For å finne posisjonen til en stjerne der du befinner deg Hvor stjernene står kommer an på hvor på kloden du er coordsmotion/meridaltdiagram.html Men hva om du snakker med noen som befinner seg et helt annet sted? Globalt: Felles referanse som gjelder overalt

46 Stjernene i løpet av døgnet På ekvator hele himmelkula synlig i løpet av en natt, hele himmelkula godt synlig i løpet av året. I Oslo på 60 grader nordlig bredde en del av himmelkula er sirkumpolar, men det er tilsvarende deler som aldri er synlig fra Oslo. På nordpolen halve himmelkula er synlig hver natt, men det er alltid den samme halvdelen vi ser gjennom hele året.

47 Stjernene i løpet av året Dato D 0 : Stjernen står opp i øst idet sola går ned. Tre timer senere (1/8 dag): Jorda har rotert 45 o (1/8 omdreining) og stjernen har flyttet seg tilsvarende mot vest og befinner seg halvveis mot syd. Ved solnedgang D 45, 45 dager senere. Nå har jorda flyttet seg 45 o i banen rundt sola, mens stjernen befinner seg i samme retning som 3 timer etter solnedgang 45 dager tidligere.

48 Solas gang over himmelen i Oslo til forskjellige årstider

49 Solas årsbevegelse på himmelen Solas bevegelse i løpet av året sett fra jorda (t.v.) og med sentrum i sola (t.h). Solverv - når solas avstand fra himmelekvator er størst (sommer, vinter). På folkemunne: når sola snur. Kortest/lengste dag/natt. Jevndøgn - når sola står rett over himmelekvator (vår, høst). Dag og natt har samme lengde. Årsak - jordas rotasjonsakse heller 23.5 grader med normalen på jordas baneplan rundt solen.

50 Årstider

51 Hvorfor har vi årstider? Årstider og Innstråling (øverst). 2. Arealfaktor (nederst)

52 Hvorfor har vi årstider? animations/coordsmotion/ eclipticsimulator.html

53 Quiz om denne forelesningen forelesning-1/5fbac64b b3-b5b593d247fc 67 deltakere, 70% korrekte svar Topp 10: ingrid 10/10 Sondrero, Embla, J, Marie, illimo, Bababa, STARKSANGELS, Realfag, Martine 9/10

54 Neste forelesning Litt astronomihistorie Det geosentriske verdensbildet Det heliosentriske verdensbildet