Eksperimentalne metode u astronomiji

Kristijan Karić

Uvod

Astronomija-najstarija znanost

Povijest astronomije

Područja astronomije Opažačka astronomija

Teorijska astrofizika

Interdisciplinarnost ( astrobiologija, arheoastronomija, astrokemija….)

Zaključak

Svemirska era

1957 - Sputnik1 - prvi umjetni satelit (SSSR) - Sputnik2 - Lajka 1958 - Explorer1 - Van Alenov pojas (USA) - Pioneer misija - neuspješna misija (USA)1959 - Luna1 - prvi prelet pored mjeseca (kasnije i Pioneer 4); Luna21961 - Vostok1 - prvi let čovjeka u svemirmisije : Mariner2, Venera, Mariner4, Apollo11, Apollo13, Pioneer10, Mars i Mariner, Viking, Voyager 1 i 2.

1970 - satelit za rendgenske zrake - Uhuru1983 - prvi sateliti za infracrvene spektre (iznad 700 km)1992 - COBE (Cosmic backrgorund Explorer satelit)1996 - 1997: Mars Pathfinder, Mars Rovernove misije : Spirit i Opportunity

Renesansna astronomija (1400 -1650)Kopernik - De Revolutionibus - heliocentrični sustav (1543)Tycho Brahe - promatrao golim okomKeplerGalileoBruno Descartes

Moderna astronomija (1650 – danas)

Maunder minimum (malo ledeno doba) (1650-1700)Huygens - otkrio Saturnove prstenoveNewton - Teorija opće gravitacijeHalley,E., Hershel, W. Doplerov efekt (1842)Einstein, A. – opća i specijalna teorija relativitetaHubble, E. – maglice su spiralne galaksije50-tih i 60-tih – izgrađeni veliki teleskopi

Klasična astronomija ( 500 pr.n.e.-1400)

Starogrčka astronomijaThales - pomrčinaAnaximander, PitagorejciAristotel - Zemlja je sferaEratosten, Ptolemej - geocentrični sustav

Povijest astronomije“vremenska linija”

30000 pr.n.e. 500 pr.n.e. 0 1400 1650 danas

Prethistorijska astronomija (do 500 pr.n.e.)

30 000 pr.n.e.rezbarije u kamenu mjesečevih mijena 4 000 pr.n.e.Mezopotamija - Ziggurati, opservatoriji2 500 pr.n.e. Stonehenge 1 300 pr.n.e.Kinezi, prate i bilježe pomrčine (900 s. i 600 mj.)700 pr.n.e.Babilonci predvidjeli pomrčine mjeseca

Opažačka astronomija

promatranje golim okomteleskopi ostali uređaji spektograf, kompjuteri,

CCD - fotodiode

Promatranje golim okomMjerenje promjera udaljenog (astronomskog) objekta

2 (384000)(0,5 )za mjesec 0,5 3350

360A L km

2

360 2 360 360

promjer objekta kut L A DAL

opseg kruga D

Alat: kutomjer i 2 ravnala

sve do 17.st.- Galileo: supernove, komete; stare kamene strukture za promatranje SuncaTycho Brahe, njegove podatke koristio je Kepler, pomoću njih kreirao zakone gibanja nebeskih tijela

Teleskopi

• Optička astronomija

• Radio astronomija

• Infracrvena astronomija

• Visoko energetska astronomija

refratktori, prvi teleskopi

2 konvergentne leće: objektiv i okular (žarište okulara i objektiva praktički u istoj točki)

duljina teleskopa ob okL f f

1

0

povećanje teleskopa ob

ok

ftgM

tg f

Optički teleskopi - refraktori

Optički teleskopi - reflektori

objektiv je parabolično zrcalo

povećanje je jednako

omjeru 1/ 0

nema aberacije reflektori se mogu

koristiti za širi spektar svjetlosti od refraktora

Liquid mirror telescope (LMT) - zemaljski i svemirski teleskopi 1% cijene standardnog teleskopa na Zemlji nedostatak-mora biti fiksno postavljen prema gore

Optički teleskopi - reflektori

Liquid mirror telescope (LMT)

nedostaci refraktora odnosno prednosti reflektora difrakcija svjetlosti – stvara prsten oko točke koju

promatramo moć razlučivanja – limitirana je valnom duljinom

svjetlosti

52,5 10D x

atmosfera zamućuje sliku ispod difrakcijskih limita interferometri- simultano promatranje kroz dva ili

više teleskopa

0,02 secD arc

100 D cm0,1 sec

= 500 nm

arc

Detekcija

ranije detekcija okom i skiciranje na papirsvjetlo se ˝sprema˝ ponekad i satima

detektori: kemijski – filmelektronički – slično digitalnim kamerama

Kemijski detektori

do 1980- tih- fotografski film za snimanje film apsorbira fotoneneefikasan proces – samo 4% fotona koji

pogode film konstruiraju film

Elektronički detektori

digitalni fotoaparatiupadna svjetlost pogađa poluvodičku

površinu- omogućuje elektronima da se gibaju površinom

površina podijeljena u tisuće piksela- broj elektrona je proporcionalan broju fotona- intenzitetu svjetlosti

uređaj priključen na kompjuter koji broji elektrone

CCD - Charge couple device

fotodetektori poredani po stupcima i osjetljivi na određene boje, (RGB) najviše na zelenu; procesor na osnovu algoritma izračunava ostale vrijednosti, plavu i crvenu

Astronomija X zraka (visokoenergentska)

Atmosfera nepropusna za X – zrake pa se teleskopi nalaze u Zemljinoj orbiti

Astronomija X zraka X zrake emitiraju vrlo vrući plinovi (1-100 milijuna K) X zračenje ima i zrači 100 000 puta više energije nego Sunce neutronske zvijezde i crne rupe zrače X zračenje do danas detektirano tisuće izvora fotoni energija viših od 30 keV imaju doseg nekoliko metara u

zraku, od 0,5 do 5 keV (najćešća količina energije nebeskih tijela) apsorbirana u 10 cm zraka

Metode promatranja sondirajuća raketa baloni

Sateliti u Zemljinoj orbiti

detektira cijeli spektar X zraka- za razliku od balona detekcija nije vremenski ograničena – za razliku od sondirajućih

raketa Detekcija CCD detektorom, kao u optičkim uređajima Vidljiva svjetlost – 1 foton proizvede 1 elektron X zrake- 1 foton proizvede 100-1000 elektrona Chandra X - ray Observatory Leti na 1/3 udaljenosti do Mjeseca Najveći satelit lansiran suttlom Vrlo glatka zrcala od iridija i zlata Zrake upadaju pod velikim kutevima

Mars Pathfinder

1996 -1997 (brzo, dobro, jeftino) – do 150 mil. dolara

Mars Rover – analiza Marsove atmosfere, klime, geologije, kamenja

robotska misija

supersonični padobran, rakete i veliki airbag

16 500 slika Lander; 550 Rover; 15 kemijskih analiza

akcelerometar, magnetometar, meteorološki senzori

Nove misije

Spirit i Opportunity bolja pokretljivost otkrili ˝stari Mars˝- vlažan i nastanjiv

Buduće misije

Zaključak

vrlo široko područje istraživanja

porijeklo i nastanak Svemira

život u Svemiru

teraformiranje?

Kraj ( spontani pljesak )