AST En kosmisk reise Forelesning 1 : Kursopplegg. Gruppetimer

Transkript

1 AST En kosmisk reise Forelesning 1 : Om emnet, pensum og eksamen Hva er astronomi og astrofysikk? Å finne fram på stjernehimmelen Kursopplegg Forelesninger: 2 x 2 timer/uke. Gruppetimer: 1 x 2 timer/uke (2 grupper). Timeplan på emnesidene: tro/ast1010/v17/timeplan/index.html Sterkt anbefalt, men ikke obligatorisk å følge undervisningen. Gruppetimer Oppgaver til hver uke legges ut i timeplanen (fortløpende gjennom semesteret) Hvis plass: Mulig å gå på en annen gruppe enn man er påmeldt til (Også mulig å gå på begge om behov) 1

2 Kursopplegg Ingen obligatoriske innleveringer, ingen midtveiseksamen. Eksamen: Skriftlig, 3 timer, ingen hjelpemidler, 16 oppgaver. Eksamensdato: Fredag 7. april (rett før påske) Ved sykdom etc. under eksamen, se sykdom-utsatt/ Pensum Astronomi en kosmisk reise, Øystein Elgarøy, Universitetsforlaget, Forelesningsnotatene (se timeplan) Notat om dopplereffekten Liste over formler som er pensum Se fullstendig pensumoversikt på: tro/ast1010/v17/pensumliste/index.html Eksamensoppgaver Hva er... (kort svar) Beskriv... Forklar... Regn ut... (formelsamling) Analyser... (ta stilling til tekst/påstander) 2

3 Regneoppgaver Nytt dette semesteret Svært enkel regning Barneskolepensum + enkel potensregning Kalkulator helt unødvendig Vil bli gitt oppgaver som ligner eksamensoppgavene Få hjelp på gruppetimene om du har behov Maksimalt 2 eksamensoppgaver (av 16) Beskjeder Viktige beskjeder legges ut på emnesiden: tro/ast1010/v17/ Følg med jevnlig (hver uke) Fronter brukes ikke i AST 1010 Nyttige navn og adresser Kursansvarlig: Odd Petter Sand (oddps@astro.uio.no) rom 401 Gruppelærere: Sara Clausen Jønvik Lars Frogner Studiekonsulenter: Lill Kristin Theodorsen Brenda Apili Atubo (studieinfo@astro.uio.no) rom 207 Tlf: Gruppetimene foregår i auditoriet, rom 209 Alle koordinatene refererer til astrofysikkbygningen, Svein Rosselands hus. 3

4 Svein Rosselands hus (Institutt for Teoretisk Astrofysikk) Før pausen: Hva astronomer studerer Notasjon for veldig store og veldig små tall Enheter for avstander og vinkler Hvorfor astrologi ikke er vitenskap Hva er astronomi? Astronomi: Vitenskapen om himmellegemene og verdensrommet. (Store Norske Leksikon). 4

5 Kilde: NASA Kilde: NASA Kilde: NASA 5

6 Kilde: HST/NASA Kilde: ESA/Planck Science Team 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. 6

7 Store og små tall 100 = = 10 6 Regel: 1 (fulgt av n nuller) = 10 n Solen veier ca kg ( = kg) Store og små tall 0.1 = = 10-5 Regel: 0.(n-1 nuller)1 = 10 -n En hydrogenkjerne veier ca kg ( = kg) Egne enheter for små lengder 1 nanometer = 1 nm = 10-9 m 1 Ångstrøm = m 1 femtometer = 1 fermi = 1 fm = m 7

8 Astronomiske lengdeenheter Innenfor solsystemet: 1 astronomisk enhet = 1 AU = km Svarer omtrent til gjennomsnittlig avstand mellom Jorden og Solen. Når vi ikke trenger å være veldig nøyaktige kan vi sette 1 AU = km. (150 millioner km) Utenfor solsystemet 1 lysår = lengden lys beveger seg gjennom tomt rom i løpet av et år = 9, m. Merk: Enhet for lengde, ikke for tid! Senere i kurset skal vi møte en annen enhet for lengde: parsec. 1 pc = 3.26 lysår. Vinkler Avstander kan ikke måles direkte på himmelen. Det som kan måles, er vinkler. Når vi snakker om stjernehøyde, er det snakk om vinkelen opp fra horisonten, ikke avstand. 8

9 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. 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. Hvordan drive med astrofysikk? 9

10 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 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. Riktig forklaring: Newtons gravitasjonslov må erstattes med Einsteins generelle relativitetsteori (mer nøyaktig). 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. 10

11 Virkeligheten ikke 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. 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. Astrofysikk ligner slik på arkeologi og historie! Hva med astrologi? Kilde: Wikimedia commons 11

12 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 Mitt dagshoroskop 12/ Sol.no: Nå kommer det dager hvor du får mye mer energi. Du trer frem på scenen og er ikke redd for å ta tak i en utfordring. Magic.no: Du fokuserer for mye på jobben om dagen, og glemmer de du har rundt deg. Er du typen som kun mottar i et forhold, og glemmer å gi? Dette må du snarest gjøre noe med. Ha en stund for deg selv i kveld, og tenk godt gjennom hvordan andre oppfatter deg. Horoskoper Ofte svært generelle åpne for tolkning i mange mulige retninger. Kan planeters posisjon i forhold til stjernebilder skal kunne brukes til å spå framtiden? Nei. De eneste mulige påvirkningene planetenes posisjon har er tyngdekraft og reflektert sollys. Ingen av disse mekanismene påvirker mennesker på jorden i betydelig grad. 12

13 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. 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. 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 en vitenskap. 13

14 Etter pausen: Hvordan angi posisjon på himmelen Hvordan stjernehimmelen forandrer seg gjennom gjennom døgnet og året Hvorfor har vi årstider? Koordinater på jordkloden Globale himmelkoordinater 14

15 Lokale himmelkoordinater Lokale himmelkoordinater oordsmotion/altazimuth.html Hvorfor to forskjellige koordinatsystemer? Ett til hvert sitt bruk Lokalt: For å finne posisjonen til en stjerne der du befinner deg Hvor stjernene står kommer an på hvor på kloden du er oordsmotion/meridaltdiagram.html Men hva om du snakker med noen som befinner seg et helt annet sted? Globalt: Felles referanse som gjelder overalt 15

16 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. Demonstrasjon: ncientastro/heliacalrisingsim.html Stjernene i løpet av året Dato D 0 : Stjernen står opp i øst idet sola går ned. Tre timer senere: Jorda har rotert 45 o 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. 16

17 Solas gang over himmelen i Oslo til forskjellige årstider 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) Jevndøgn - når sola står rett over himmelekvator (vår, høst) Årsak - jordas rotasjonsakse heller 23 grader med normalen på jordas baneplan rundt solen. Solas årsbevegelse på himmelen /coordsmotion/daylightsimulator.html 17

18 Årstider Hvorfor har vi årstider? Årstider og Innstråling (øverst). 2. Arealfaktor (nederst) Hvorfor har vi årstider? /coordsmotion/eclipticsimulator.html 18