AST1010 - En kosmisk reise Forelesning 1 : Om emnet, pensum og eksamen Hva er astronomi og astrofysikk? Stjernehimmelen Kursopplegg Forelesninger: 2 x 2 Hmer/uke. GruppeHmer: 1 x 2 Hmer/uke (2 grupper). Timeplan på emnesidene: hop://www.uio.no/studier/emner/matnat/ astro/ast1010/v19/hmeplan/index.html Sterkt anbefalt, men ikke obligatorisk å følge undervisningen. 1
NyTge navn og adresser Kursansvarlig: Øystein Elgarøy (oelgaroy@astro.uio.no) Gruppelærere: Studiekonsulent: Brenda Apili Atubo (studieinfo@astro.uio.no) rom 207 GruppeHmene foregår i auditorium 2 i Vilhelm Bjerknes hus GruppeHmer Oppgaver Hl hver uke legges ut i Hmeplanen (fortløpende gjennom semesteret) Hvis plass: Mulig å gå på en annen gruppe enn man er påmeldt Hl 2
Kursopplegg Ingen obligatoriske innleveringer, ingen midtveiseksamen. Eksamen: Skri^lig, 3 Hmer, ingen hjelpemidler, 15-16 oppgaver. Eksamensdato: mandag 13. mai Ved sykdom etc. under eksamen, se hops://www.uio.no/studier/admin/eksamen/ sykdom- utsao/ Pensum Astronomi en kosmisk reise, 2. utgave, Universitetsforlaget, 2017. Forelesningsnotatene (se hops://www.uio.no/studier/emner/matnat/ astro/ast1010/v19/hmeplan/index.html#for) Liste over formler som er pensum Se fullstendig pensumoversikt på: hop://www.uio.no/studier/emner/matnat/astro/ AST1010/v19/pensumliste/index.html 3
Typiske eksamensspørsmål Hva er... (kort svar) Beskriv... Forklar... Regn ut... (formelsamling) Analyser... (ta shlling Hl tekst/påstander) Regneoppgaver Prøvd ut med gode resultater i de to foregående eksamensseoene. Svært enkel regning Barneskolepensum + enkel potensregning Kalkulator helt unødvendig Regneoppgavene Hl eksamen vil ligne oppgaver som blir gjennomgåo i gruppehmene Få hjelp i gruppehmene om du har behov 4
Beskjeder VikHge beskjeder legges ut på emnesiden: hops://www.uio.no/studier/emner/matnat/ astro/ast1010/v19/ Følg med jevnlig (hver uke) Fronter/Canvas brukes ikke i AST 1010, alle beskjeder og alt materiale blir lagt ut på semestersiden 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 årshder? 5
Hva er astronomi? Astronomi: Vitenskapen om himmellegemene og verdensrommet. (Store Norske Leksikon). Kilde: NASA 6
Kilde: NASA Kilde: NASA 7
Kilde: HST/NASA Kilde: ESA/Planck Science Team 8
Fra det største Hl 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 o^e bruke kunnskap om universets minste byggesteiner. 100 = 10 2 1 000 000 = 10 6 Store og små tall Regel: 1 (fulgt av n nuller) = 10 n Sola veier ca. 2 10 30 kg ( = 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 kg) 9
0.1 = 10-1 0.00 001 = 10-5 Store og små tall Regel: 0.(n- 1 nuller)1 = 10 - n En hydrogenkjerne veier ca. 1.67 10-27 kg ( = 0.00 000 000 000 000 000 000 000 000 167 kg) Egne enheter for små lengder 1 nanometer = 1 nm = 10-9 m 1 femtometer = 1 fermi = 1 fm = 10-15 m 10
Astronomiske lengdeenheter Innenfor solsystemet: 1 astronomisk enhet = 1 AU = 149 597 871 km Svarer omtrent Hl gjennomsniolig avstand mellom jorda og sola. Når vi ikke trenger å være veldig nøyakhge kan vi seoe 1 AU = 1.5 10 8 km (= 150 millioner km). Utenfor solsystemet 1 lysår = lengden lys beveger seg gjennom tomt rom i løpet av et år = 9,46 10 15 m. Merk: Enhet for lengde, ikke for Hd! Senere i kurset skal vi møte en annen enhet for lengde: parsec. 1 pc = 3.26 lysår (Så nei, Han Solo, Millenium Falcon gjennomførte neppe the Kessel Run i løpet av 12 parsec) 11
Vinkler Avstander kan ikke måles direkte på himmelen. Det som kan måles, er vinkler. Når vi snakker om, for eksempel, stjernehøyde, er det snakk om vinkelen opp fra horisonten, ikke avstand. Vinkler Vinkler måles i grader, 360 grader svarer Hl en full sirkel. 1 bueminuo = 1/60 av en grad. 1 buesekund = 1/60 av eo bueminuo. Eksempel: Fullmånen dekker en vinkel på 31 bueminuoer (nesten nøyakhg det samme som sola, hvilket gjør solformørkelser mulige) 12
Astrofysikk Tradisjonelt: Astronomer måler og beskriver himmelfenomener Astrofysikere forsøker å forstå himmelfenomenene ved hjelp av fysikkens lover. I dag: Ordene brukes om hverandre. DeOe kurset handler vel så mye om astrofysikk som astronomi. Hvordan drive med astrofysikk? 13
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 Hl den hypotehske planeten i 1845. Oppdaget av Galle og d Arrest i 1846. 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 leoe, men Vulcan ble aldri funnet. RikHg forklaring: Newtons gravitasjonslov må erstaoes med Einsteins generelle relahvitetsteori (mer nøyakhg). 14
Metode Vi observerer uventede fenomen. Vi gjeoer 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 gjeoe på nyo. I motsao Hlfelle får vi større grunn Hl å tro at vi har gjeoet rikhg, men det er ikke bevist. Virkeligheten ikke like enkel Observasjoner kan være feil. UforutseOe omstendigheter kan føre Hl at observasjonene ikke stemmer med gjetningen, selv om den er rikhg. Astronomer kan være sta: Holder fast på teoriene sine, selv om de er i strid med observasjonene. En av de vikhgste forutsetningene for fremskrio er åpen diskusjon og krihkk av hypoteser og observasjoner. 15
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. Hva med astrologi? Kilde: Wikimedia commons 16
Hva er astrologi? Vanskelig å svare på, for det finnes mange ulike varianter: vestlig astrologi, hinduishsk astrologi, kinesisk astrologi En fellesnevner er foreshllingen om at det er forbindelser mellom fenomen på stjernehimmelen og jordiske hendelser + personlighetstrekk MiO dagshoroskop 14/1-2019 Sol.no: Det er på.de med en rolig, avslappende dag. Du har stå; på mye i det siste, og nå er du sliten. Ikke la plikter irritere deg, og vær tålmodig med.ng som virkelig betyr noe for deg. Kjærlighet ligger i luaen, så ha øyne og ører åpne i dagene fremover. minfremhd.no: Du tenker klart for.den. Du u;rykker deg også med mange flo;e egne meninger. De;e skjer blant annet takket være at intelligente Merkur står i et guns.g forhold.l din egen hersker, krea.ve Neptun. I økonomien er du driaig, men ikke gjør noe dumdris.g. Likevel, sats på det du tror på nå. 17
Horoskoper O^e svært generelle åpne for tolkning i mange mulige retninger. Kan planeters posisjon i forhold Hl stjernebilder brukes Hl å spå fremhden? Nei. De eneste mulige påvirkningene planetenes posisjon har er tyngdekra^ og reflektert sollys. Ingen av disse mekanismene påvirker mennesker på jorden i betydelig grad. 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 Hl påstander om virkeligheten. 18
Virker det? Shawn Carlson (Nature 318, side 419, 5. desember 1985) A double- blind test of astrology Testet astrologers evne Hl å forutse personlighet basert på fødselshoroskop. Astrologene gjorde det like bra som man ville ha gjort ved ren gjetning. Hva førte deoe Hl? Ingen verdens Hng! Astrologer fortseoer akkurat som før. Ingen revisjon av hypoteser, ingen forbedringer av metode. Astrologer lærer ikke av empiri. De har ideer og metoder som oppreoholdes uanseo hva som observeres. Derfor kan det ikke kalles vitenskap. 19
Siste del av forelesningen: Hvordan angi posisjon på himmelen Hvordan stjernehimmelen forandrer seg gjennom gjennom døgnet og året Hvorfor har vi årshder? Koordinater på jordkloden 20
Globale himmelkoordinater Lokale himmelkoordinater 21
Lokale himmelkoordinater hop://astro.unl.edu/classachon/animahons/ coordsmohon/altazimuth.html Hvorfor to forskjellige koordinatsystemer? EO Hl hvert sio bruk Lokalt: For å finne posisjonen Hl en stjerne der du befinner deg Hvor stjernene står kommer an på hvor på kloden du er hop://astro.unl.edu/classachon/animahons/ coordsmohon/meridaltdiagram.html Men hva om du snakker med noen som befinner seg et helt annet sted? Globalt: Felles referanse som gjelder overalt 22
Stjernene i løpet av døgnet På ekvator hele himmelkula synlig i løpet av en na7, hele himmelkula godt synlig i løpet av året. I Oslo på 60 grader nordlig bredde en del av himmelkula er sirkumpolar, men det er @lsvarende deler som aldri er synlig fra Oslo. På nordpolen halve himmelkula er synlig hver na7, men det er all@d den samme halvdelen vi ser gjennom hele året. Demonstrasjon: hop://astro.unl.edu/classachon/animahons/ ancientastro/heliacalrisingsim.html 23
Stjernene i løpet av året Dato D 0 : Stjernen står opp i øst idet sola går ned. Tre Hmer senere: Jorda har rotert 45 o og stjernen har flyoet seg Hlsvarende mot vest og befinner seg halvveis mot syd. Ved solnedgang D 45, 45 dager senere. Nå har jorda flyoet seg 45 o i banen rundt sola, mens stjernen befinner seg i samme retning som 3 Hmer eoer solnedgang 45 dager Hdligere. Solas gang over himmelen i Oslo @l forskjellige års@der 24
Solas årsbevegelse på himmelen Solas bevegelse i løpet av året seo 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 reo over himmelekvator (vår, høst) Årsak - jordas rotasjonsakse heller 23 grader med normalen på jordas baneplan rundt solen. Solas årsbevegelse på himmelen hop://astro.unl.edu/classachon/ animahons/coordsmohon/ daylightsimulator.html 25
ÅrsHder Hvorfor har vi årshder? ÅrsHder og... 1. Innstråling (øverst). 2. Arealfaktor (nederst) 26
Hvorfor har vi årshder? hop://astro.unl.edu/classachon/ animahons/coordsmohon/ ecliphcsimulator.html 27