AST En kosmisk reise Forelesning 2:

Like dokumenter
AST En kosmisk reise Forelesning 2:

AST En kosmisk reise Forelesning 2: De viktigste punktene i dag. Det geosentriske verdensbildet 1/23/2017

AST En kosmisk reise Forelesning 2: Litt astronomihistorie Det geosentriske verdensbildet Det heliosentriske verdensbildet

AST En kosmisk reise Forelesning 3: Fra middelalderen via Kopernikus til Galilei og Newton

De punktene i dag

AST En kosmisk reise Forelesning 3: Fra middelalderen via Kopernikus til Galilei og Newton

AST En kosmisk reise Forelesning 3: De vikagste punktene i dag 8/24/15. Hvordan finne sted og Ad uten GPS og klokke? Astronomi er svaret!

AST En kosmisk reise Forelesning 3:

En kosmisk reise Forelesning 2. Om stjernehimmelen, koordinatsystemer og astronomi i antikken

De vik;gste punktene i dag:

Kosmologi og astronomi i antikken

Tycho Brahe Observatoriet på UiA

1 Historien om det heliosentriske Univers

Historien om det heliosentriske univers

Matematikk i astronomien

1 Leksjon 2: Keplers lover og Newtons gravitasjons lov

Den vitenskapelige revolusjon

AST1010 Eksamensoppgaver

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 6: De indre planetene og månen del 1: Merkur og Venus

Artikkel 17 - De fire universmodellene

UNIVERSITETET I OSLO

Vi starter med Kopernikus beskrivelse av det heliosentriske system. Tycho Brahes observasjoner av planetenes bevegelser var mye mer nøyaktig enn de

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 21: Oppsummering

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Det matetmatisk-naturvitenskapelige fakultet Midtveis -eksamen i AST1100, 10 oktober 2007, Oppgavesettet er på 6 sider

2/7/2017. AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: IAUs definisjon av en planet i solsystemet (2006)

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

EksameniASTlolo 13 mai2

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Verdensrommet. Ola Normann

Verdensrommet. Ola Normann

Om flo og fjære og kunsten å veie Månen

Temaer fra vitenskapen i antikken

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

Hvorfor mørk materie er bare tull

AST1010 En kosmisk reise

FASIT Svarene trenger ikke være like utdypende som her. Side 1 UNIVERSITETET I OSLO

En kosmisk reise Forelesning 1: Om astronomi som fag, og litt om avstander

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk naturvitenskapelige fakultet

De vikcgste punktene i dag:

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: De indre planetene og månen del 1: Merkur og Venus

ESERO AKTIVITET LIV PÅ ANDRE PLANETER. Lærerveiledning og elevaktivitet. Klassetrinn 5-6

AST1010 En kosmisk reise

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

JUBILEUMSÅRET 2011, OSLO UNIVERSITET 200 ÅR, 50 ÅR ETTER DET FØRSTE MENNESKET VAR I ROMMET

En kosmisk reise Forelesning 1: Om astronomi som fag, og litt om avstander

En kosmisk reise Forelesning 1:

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

AST1010 En kosmisk reise

Vi ser på verdensrommet

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Repe)sjon, del 2. Oppgave 1: 11/4/15. Merkur og Venus alltid nær sola. Gjennomgang av eksamen H2010 Råd og formaninger

AST1010 En kosmisk reise. I dag 2/16/2017. Forelesning 11: Dannelsen av solsystemet. Planetene i grove trekk Kollapsteorien Litt om eksoplaneter

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Mekanikk 1/19/2017. Forelesning 3: Mekanikk og termodynamikk

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: Dannelsen av solsystemet

De vik=gste punktene i dag:

Innhold. Forord... 11

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 28/02/16. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

En reise i solsystemet trinn minutter

En kosmisk reise Forelesning 1: Om astronomi som fag, og li5 om avstander

ESERO AKTIVITET STORE OG SMÅ PLANETER. Lærerveiledning og elevaktivitet. Klassetrinn 5-6

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 10/13/15. Forelesning 16: Eksoplaneter og jakten på liv

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise

AST En kosmisk reise Forelesning 1 : Kursopplegg. Gruppetimer

Eksamen AST november 2007 Oppgaver med fasit

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 8: De store gassplanetene og noen av deres måner

Universet starten på alt vi kjenner til

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 3: Mekanikk, termodynamikk og elektromagnetisme

Den vitenskapelige revolusjonen

Planetene. Neptun Uranus Saturn Jupiter Mars Jorda Venus Merkur

AST1010 En kosmisk reise. Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HR-diagrammet

AST1010 En kosmisk reise

UNIVERSITETET I OSLO

ESERO AKTIVITET LAG DITT EGET TELESKOP. Lærerveiledning og elevaktivitet. Klassetrinn 7-8

Det passer å starte et kurs i astronomi med å fortelle hvordan vi befinner oss på en helt alminnelig plass i et nesten tomt univers.

Kapittel 4. Algebra. Mål for kapittel 4: Kompetansemål. Mål for opplæringen er at eleven skal kunne

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 14: En første 23 på stjernene

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Sola

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Optikk 1/30/2017. Forelesning 6: Optikk Teleskoper

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HRdiagrammet

De vikdgste punktene i dag:

De vikcgste punktene i dag:

Klikk på sidetallet for å komme til det enkelte lysark. De svarte sidetallene viser hvor illustrasjonen står i læreboka.

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Stjerners avstand og lysstyrke 01/03/16

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

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 16: Eksoplaneter og jakten på liv

Litt mer om kjeglesnitt og Keplers lover om planetbanene

Keplers lover. Statikk og likevekt

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: De indre planetene og månen del 2: Jorden, månen og Mars

Prosjektoppgave, FYS-MEK1110 V06 ROBERT JACOBSEN

Solsystemet, trinn

Innsamling. Hypoteser. Utforskning. Konklusjoner. Formidling. Figur01.01

ESERO AKTIVITET Grunnskole

Transkript:

AST1010 - En kosmisk reise Forelesning 2: Li: astronomihistorie Det geosentriske verdensbildet Det heliosentriske verdensbildet De vikbgste punktene i dag Geosentrisk: Jorden i sentrum Heliosentrisk: Solen i sentrum Kepler: Gikk vekk fra sirkelbaner, tre lover for planetbevegelsene. Newton: Gravitasjonslov og ny bevegelseslære. 1

Det geosentriske verdensbildet Problem: Retrograd bevegelse 2003 Retrograde 2005 Retrograde 7/31 11/26 11/16 11/6 10/27 6/19 7/9 9/17 7/29 8/18 6/9 5/30 2/9 1/14 10/29 9/9 9/19 11/8 11/28 11/18 8/10 2

Episykel og deferent P E D h:p://astro.unl.edu/classacbon/ animabons/renaissance/ marsorbit.html 3

Klaudios Ptolemaios (90-168) Ekvanten E P D Q S J 4

Nødvendig: Radiene til episyklene er parallelle 9 Merkur og Venus alltid nær sola Forklaring: Episyklenes sentra ligger fast i linjen mellom jord og middelsol. 10 5

Den Ptolemeiske modellen for Venus og Merkur forutsier at disse planetene gjennomløper et begrenset se: faser. h:p://astro.unl.edu/ classacbon/animabons/ renaissance/ ptolemaic.html 11 Fordeler og ulemper med det ptolemeiske systemet Vinkel mellom himmelekvator og eklipbkk solas bane en grei forklaring. Retrograd bevegelse en komplisert forklaring med Bllegg av en kunsbg føring på episykelradiene. Venus og Merkurs nærhet Bl sola på himmelen en forklaring med kunsbge føringer. Mulig test: Forutsier at Venus ikke viser et fullt se: av faser. Ble først mulig å sjekke da teleskopet kom. 12 6

Heliosentrisme i anbkken? Aristarkhos (310-230 f.v.t.) skal ha hevdet at planetene beveger seg i baner rundt solen. Boken der han beskrev denne teorien finnes ikke lenger. Vi vet bare at han hevdet de:e fordi det er nevnt av andre, for eksempel Arkimedes. Derfor vet vi heller ikke om han ga gode argumenter for teorien. Oppmåling av solsystemet Til tross for at det er feil, var konstruksjonen av det ptolemeiske system en stor prestasjon. En annen bragd fra anbkken: Hipparkhos stjernekatalog. Den mest imponerende prestasjonen var kanskje oppfinnelsen av metoder Bl å bestemme størrelser og avstander i solsystemet. 7

Hvorfor var jorden i sentrum? For det første: Det ser sånn ut (fra jorden). For det andre: Læren om de fire elementer og deres naturlige bevegelser. Elementet jord søker mot universets sentrum. Jorden må derfor være i sentrum, og den må også være i ro. Legg merke Bl at de:e ikke er en opphøyet posisjon. Himmellegemene ble se: på som mer perfekte enn jorden, og de var i bevegelse rundt jorden. Naturlig bevegelse Den naturlige bevegelsen for himmellegemene var i sirkler med konstant banefart. De:e var også en hindring som må:e overvinnes. Verken Kopernikus eller Galilei klarte de:e. 8

De første universitetene: Astronomi et obligatorisk fag. Begynnelsen på en matemabsk bevegelseslære 9

Mot en bevegelig jord Nicole Oresme (1325-1382): Argumenter mot jordens bevegelse holder ikke mål. Fornue og observasjoner kan ikke avgjøre spørsmålet. Nicolaus fra Kues (1401-1464): Universet har ingen grenser, jorden er ikke i sentrum. Jorden beveger seg, men vi merker det ikke. Den kopernikanske revolusjonen 10

Nikolaus Kopernikus (1473-1543) 21 Planetbevegelser som må forklares av alle systemer Solen skieer posisjon (se: fra Jorden) i forhold Bl gerne stjerner Planetene har retrograd bevegelse på himmelen en gang i året, denne bevegelsen er le:est merkbar for Mars, Jupiter og Saturn. Merkur og Venus befinner seg aldri langt fra sola største vinkelavstand er hhv. 28 og 46. Planetene har ujevne hasbgheter også utenom retrograde løkker. 22 11

Solens bevegelse (heliosentrisk) Retrograd bevegelse (geosentrisk) E P D Q S J 12

Retrograd bevegelse (heliosentrisk) 13

Retrograd bevegelse (heliosentrisk) Naturlig konsekvens av at noen planeter går i (kortere) baner lenger inn enn de andre. Effekten forsterkes av at de indre planetene i Bllegg beveger seg raskere (Keplers 2. lov) Retrograd bevegelse (heliosentrisk) Legg merke Bl at alle planeter (indre og ytre) har retrograd bevegelse i forhold Bl hverandre h:ps://en.wikipedia.org/wiki/ Apparent_retrograde_moBon#/media/ File:RetrogradaBon.svg Hvis planeten ser ut Bl å snu fra Jorden, må Jorden se ut Bl å snu se: fra planeten 14

Merkur og Venus (geosentrisk) 29 Merkur og Venus (heliosentrisk) 30 15

Merkurs og Venus maksimale vinkelavstand fra sola Merkur og Venus (heliosentrisk) Merkur og Venus allbd nært solen fordi de går i baner innenfor jordens Mer naturlig forklaring enn den geosentriske Tillater Venus å ha alle faser ( fullvenus skjult for oss av solen) 32 16

Venus faser i geosentrisk og heliosentrisk system 33 Kopernikus behøvde også episykler for å forklare at planetenes bevegelser er ujevne. Trengte i alt 34 episykler.. Behøvde ikke episykler for å forklare retro- grad bevegelse. 34 17

Fordeler med det kopernikanske system Elegant forklaring av retrograd bevegelse som en konsekvens av systemets grunnleggende konstruksjon. Venus og Merkurs maksimale avstand fra sola er også en nødvendig konsekvens av modellen uten BlleggsbeBngelser. Forutsigelse av Venus og Merkurs faser; kan sammenlignes med observasjoner og vil bekreee eller forkaste det ptolemeiske system. 35 Parallakse 18

Tycho Brahe (1546-1601) 37 Tychos observatorium 38 19

Det tychoniske system (geosentrisk): Andre planeter i bane rundt solen Johannes Kepler (1571-1630) Ansa: som Brahes assistent. Skulle arbeide med å bevise at hans verdenssystem var korrekt. 40 20

Platonske legemer Keplers heliosentriske system 21

Keplers 1. lov Planetbanene er ellipser med sola i det ene brennpunktet. Sirkelen er et spesialblfelle av ellipsen (begge brennpunktene i sentrum) Eksentrisitet: h:p://astro.unl.edu/classacbon/animabons/renaissance/ellipsedemo.html Keplers 2. lov Linjen mellom solen og planeten sveiper over like store areal i like store Bdsrom. Konsekvens: Planeten beveger seg raskere når den er nært solen 22

Keplers 3. lov P 2 =k a 3 P er planetens omløpsbd rundt en stjerne, målt i år. k er en konstant (avhengig av stjernas masse). I vårt eget solsystem er k=1. a er lengden av store halvakse i planetens ellipsebane, målt i astronomiske enheter (AU). Regneeksempel Keplers 3. lov P 2 =k a 3 Opplysninger oppgi:: k=2 a=2 AU Skriver ut potensene: P P=k a a a Se:er inn opplysningene: P P=2 2 2 2 Ganger sammen: P P=16 23

Regneeksempel P P=16 Prøver med 3 år: 3 3=9 For lite! Prøver noe større: 5 5=25 Aha! 4 4=16 Husk rikbg enhet i svaret: P=4 år k er lik for alle planeter i e: solsystem P 2 =k a 3 Hva er k i vårt solsystem? Jorden: P=1 år og a=1 AU 1 1=k 1 1 1 1=k (Men kun når vi bruker AU og år som enheter) 24

Galileo Galilei (1564-1642) Født i Pisa i 1564 professor i Padua. 1609: Kikkerten finnes opp Galilei bygger sin egen. Kikkerten re:es mot jordiske mål og mot himmellegemer. 49 Månen er ikke perfekt - gell og daler AST1010 - Kopernikus Bl Newton 50 25

Jupiters måner, 7. januar 1610 51 Venus faser i teleskop 26

Venus faser: Stemmer ikke med Ptolemaios system 53 Galilei og Inkvisisjonen Galilei hadde gode forbindelser med kirken og var lenge venn av paven. På grunn av sin arroganse og dispu:er om prioritet på oppdagelser fikk han e:er hvert også fiender. Ble trukket for inkvisisjonen i 1633 og tvunget Bl å avsverge det kopernikanske system. Døde i 1642. 54 27

Isaac Newton (1642-1727) 55 Newtons gravitasjonslov Keplers 3 lover kan alle utledes fra Newtons gravitasjonslov: F = G m 1 m 2 /r 2 F er kraeen G er en konstant (Newtons gravitasjonskonstant) m 1 og m 2 er to masser r er avstanden mellom de to massene 56 28

Generalisert Keplers 3. lov P 2 =k a 3 P 2 = 4π 2 G(m 1 + m 2 ) a3 k= 4 π 2 /G( m 1 + m 2 ) Hvis m 1 er mye større enn m 2 (typisk stjerne og planet), kan vi se bort fra planetens masse Da forteller k noe om stjernas masse (større m 1 gir mindre k). k=1 for Solen. Generalisert Keplers 3. lov P 2 = 4π 2 G(m 1 + m 2 ) a3 Gjelder allbd når to legemer beveger seg i bane om felles tyngdepunkt. Eksempel med dobbeltstjerner: h:p://astro.unl.edu/classacbon/ animabons/binaryvariablestars/ eclipsingbinarysim.html 29

Den kopernikanske revolusjon fullført Kepler: Sirkler à Ellipser Galilei: Ptolemaos modell kunne ikke stemme Newton: Fysiske lover (matemabske modeller) E:er Newton: Allment vedta: at det heliosentriske systemet passer best med virkeligheten 30