AST1010 - 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 Kmer/uke. GruppeKmer: 1 x 2 Kmer/uke (2 grupper). Timeplan på emnesidene: hqps://www.uio.no/studier/emner/matnat/ astro/ast1010/h17/kmeplan/index.html Sterkt anbefalt, men ikke obligatorisk å følge undervisningen. 1
GruppeKmer Oppgaver Kl hver uke legges ut i Kmeplanen (fortløpende gjennom semesteret) Hvis plass: Mulig å gå på en annen gruppe enn man er påmeldt Kl (Også mulig å gå på begge ved behov) Kursopplegg Ingen obligatoriske innleveringer, ingen midtveiseksamen. Eksamen: SkriWlig, 3 Kmer, ingen hjelpemidler, 15 oppgaver. Eksamensdato: Onsdag 15. november Ved sykdom etc. under eksamen, se hqps://www.uio.no/studier/admin/eksamen/ sykdom- utsaq/ 2
Pensum Astronomi en kosmisk reise, 2. utgave, Universitetsforlaget, 2017. Forelesningsnotatene (se Kmeplan) Liste over formler som er pensum Se fullstendig pensumoversikt på: hqps://www.uio.no/studier/emner/matnat/ astro/ast1010/h17/pensumliste/index.html Typiske eksamensspørsmål Hva er... (kort svar) Beskriv... Forklar... Regn ut... (formelsamling) Analyser... (ta sklling Kl tekst/påstander) 3
Regneoppgaver Prøvd ut forrige semester med gode resultater Svært enkel regning Barneskolepensum + enkel potensregning Kalkulator helt unødvendig Vil bli giq oppgaver som ligner eksamensoppgavene Få hjelp på gruppekmene om du har behov Maksimalt 3 eksamensoppgaver (av 15) Beskjeder VikKge beskjeder legges ut på emnesiden: hqps://www.uio.no/studier/emner/matnat/ astro/ast1010/h17/ Følg med jevnlig (hver uke) Fronter brukes ikke i AST 1010 4
Nygge navn og adresser Kursansvarlig: Øystein Elgarøy (oelgaroy@astro.uio.no) rom 102 Gruppelærere: Andri Spilker Lars Frogner Studiekonsulenter: Lill KrisKn Theodorsen Brenda Apili Atubo (studieinfo@astro.uio.no) rom 207 Tlf: 22 85 65 11 GruppeKmene foregår i auditoriet, rom 209 Alle koordinatene refererer Kl astrofysikkbygningen, Svein Rosselands hus. Svein Rosselands hus (InsKtuQ for TeoreKsk Astrofysikk) 5
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). 6
21/08/17 Kilde: NASA Kilde: NASA 7
21/08/17 Kilde: NASA Kilde: HST/NASA 8
Kilde: ESA/Planck Science Team Fra det største Kl 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 owe bruke kunnskap om universets minste byggesteiner. 9
100 = 10 2 1 000 000 = 10 6 Store og små tall Regel: 1 (fulgt av n nuller) = 10 n Solen veier ca. 2 10 30 kg ( = 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 kg) 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) 10
Egne enheter for små lengder 1 nanometer = 1 nm = 10-9 m 1 Ångstrøm = 10-10 m 1 femtometer = 1 fermi = 1 fm = 10-15 m Astronomiske lengdeenheter Innenfor solsystemet: 1 astronomisk enhet = 1 AU = 149 597 871 km Svarer omtrent Kl gjennomsniqlig avstand mellom Jorden og Solen. Når vi ikke trenger å være veldig nøyakkge kan vi seqe 1 AU = 1.5 10 8 km. (150 millioner km) 11
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 Kd! 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, for eksempel, stjernehøyde, er det snakk om vinkelen opp fra horisonten, ikke avstand. 12
Vinkler Vinkler måles i grader, 360 grader svarer Kl en full sirkel. 1 bueminuq = 1/60 av en grad. 1 buesekund = 1/60 av eq bueminuq. Eksempel: Fullmånen dekker en vinkel på 31 bueminuqer (nesten nøyakkg det samme som sola, hvilket gjør solformørkelser mulige) Astrofysikk Tradisjonelt: Astronomer måler og beskriver himmelfenomener Astrofysikere forsøker å forstå himmelfenomenene ved hjelp av fysikkens lover. I dag: Ordene brukes om hverandre. DeQe kurset handler vel så mye om astrofysikk som astronomi. 13
Hvordan drive med astrofysikk? 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 Kl den hypotekske planeten i 1845. Oppdaget av Galle og d Arrest i 1846. 14
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 leqe, men Vulcan ble aldri funnet. RikKg forklaring: Newtons gravitasjonslov må erstaqes med Einsteins generelle relakvitetsteori (mer nøyakkg). Metode Vi observerer uventede fenomen. Vi gjeqer 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 gjeqe på nyq. I motsaq Klfelle får vi større grunn Kl å tro at vi har gjeqet rikkg, men det er ikke bevist. 15
Virkeligheten ikke like enkel Observasjoner kan være feil. UforutseQe omstendigheter kan føre Kl at observasjonene ikke stemmer med gjetningen, selv om den er rikkg. Astronomer kan være sta: Holder fast på teoriene sine, selv om de er i strid med observasjonene. En av de vikkgste forutsetningene for fremskriq er åpen diskusjon og krikkk 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! 16
Hva med astrologi? Kilde: Wikimedia commons Hva er astrologi? Vanskelig å svare på, for det finnes mange ulike varianter: vestlig astrologi, hinduisksk astrologi, kinesisk astrologi En fellesnevner er foreskllingen om at det er forbindelser mellom fenomen på stjernehimmelen og jordiske hendelser + personlighetstrekk 17
MiQ dagshoroskop 21/8-2017 Sol.no: Du er ikke redd for å stå på og kan ta luven fra hvem som helst hva tempo og arbeidskapasitet angår. Det gjelder for øvrig å se at krea<vitet og evne <l å leke er to sider av samme sak. minfremkd.no: Forhold som handler om penger krever nøyere planlegging Men det er nok heller ikke umulig. Horoskoper OWe svært generelle åpne for tolkning i mange mulige retninger. Kan planeters posisjon i forhold Kl stjernebilder brukes Kl å spå fremkden? Nei. De eneste mulige påvirkningene planetenes posisjon har er tyngdekraw og reflektert sollys. Ingen av disse mekanismene påvirker mennesker på jorden i betydelig grad. 18
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 Kl påstander om virkeligheten. Virker det? Shawn Carlson (Nature 318, side 419, 5. desember 1985) A double- blind test of astrology Testet astrologers evne Kl å forutse personlighet basert på fødselshoroskop. Astrologene gjorde det like bra som man ville ha gjort ved ren gjetning. 19
Hva førte deqe Kl? Ingen verdens Kng! Astrologer fortseqer akkurat som før. Ingen revisjon av hypoteser, ingen forbedringer av metode. Astrologer lærer ikke av empiri. De har ideer og metoder som oppreqholdes uanseq hva som observeres. Derfor kan det ikke kalles vitenskap. EQer pausen: Hvordan angi posisjon på himmelen Hvordan stjernehimmelen forandrer seg gjennom gjennom døgnet og året Hvorfor har vi årskder? 20
Koordinater på jordkloden Globale himmelkoordinater 21
Lokale himmelkoordinater Lokale himmelkoordinater hqp://astro.unl.edu/classackon/animakons/ coordsmokon/altazimuth.html 22
Hvorfor to forskjellige koordinatsystemer? EQ Kl hvert siq bruk Lokalt: For å finne posisjonen Kl en stjerne der du befinner deg Hvor stjernene står kommer an på hvor på kloden du er hqp://astro.unl.edu/classackon/animakons/ coordsmokon/meridaltdiagram.html Men hva om du snakker med noen som befinner seg et helt annet sted? Globalt: Felles referanse som gjelder overalt 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. 23
Demonstrasjon: hqp://astro.unl.edu/classackon/animakons/ ancientastro/heliacalrisingsim.html Stjernene i løpet av året Dato D 0 : Stjernen står opp i øst idet sola går ned. Tre Kmer senere: Jorda har rotert 45 o og stjernen har flyqet seg Klsvarende mot vest og befinner seg halvveis mot syd. Ved solnedgang D 45, 45 dager senere. Nå har jorda flyqet seg 45 o i banen rundt sola, mens stjernen befinner seg i samme retning som 3 Kmer eqer solnedgang 45 dager Kdligere. 24
Solas gang over himmelen i Oslo @l forskjellige års@der Solas årsbevegelse på himmelen Solas bevegelse i løpet av året seq 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 req over himmelekvator (vår, høst) Årsak - jordas rotasjonsakse heller 23 grader med normalen på jordas baneplan rundt solen. 25
Solas årsbevegelse på himmelen hqp://astro.unl.edu/classackon/ animakons/coordsmokon/ daylightsimulator.html ÅrsKder 26
Hvorfor har vi årskder? ÅrsKder og... 1. Innstråling (øverst). 2. Arealfaktor (nederst) Hvorfor har vi årskder? hqp://astro.unl.edu/classackon/ animakons/coordsmokon/ eclipkcsimulator.html 27