Visuma izpēte

P. Puķītis. Fizika 12. klasei: 175.-178. lpp.

Sasniedzamie rezultāti• Analizē Visuma izpētes vēsturi un nākotnes perspektīvas.

• Apkopo un prezentē informāciju par Latvijas zinātnieku ieguldījumu Visuma izpētē.

• Klasificē Nobela prēmijas laureātu pētījumu virzienus fizikā un analizē fizikas atklājumu nozīmi sabiedrības attīstībā.

• Izprot citu dabaszinātņu, matemātikas un informācijas tehnoloģiju nozīmi fizikas attīstībā un novērtē fizikas sasniegumu ietekmi uz citu dabaszinātņu un informācijas tehnoloģiju attīstību.

• Vai taisnība, ka bērni biežāk dzimst pilnmēness laikā?

Jā Nē

http://www.stellarium.org/

Astronomija VS Astroloģija

• Vai taisnība, ka bērni biežāk dzimst pilnmēness laikā?

Jā Nē

Astronomijas ietekme uz senajām civilizācijām

ĒģiptiešiBūvēja milzīgus tempļus un piramīdas ar konkrētu, zvaigznēm atbilstošu orientāciju.Zvaigznāji tika piesaistīti dieviem.

Astronomijas ietekme uz senajām civilizācijām

Eiropieši

Stounhendža, iespējams, ir viena no pazīstamākajām senajām vietām, ko saista ar astronomiju.

Pētnieki uzskata, ka tas bija kalendārs.

Tā celta ap 2800 - 1100 p.m.ē

Visuma izpētes vēsture

• Galileo Galilejs (1564-1642)– pirmais teleskops– atklājis jaunus objektus

kosmosā (Jupitera pavadoņi u.c.)

– atklājis kosmosa objektu rotāciju ap savu asi

– heliocentrisma koncepcijas piekritējs.

http://lr1.lsm.lv/lv/raksts/zinamais-nezinamaja/teleskopi-amatieriem-padomi-debesu-verosana.a73734/

http://brunelleschi.imss.fi.it/esplora/cannocchiale/dswmedia/esplora/eesplora2.html

1610. gada 19 janvāris – Saules

aptumsums

Galilejs novēroja Saules aptumsumu, Mēness kalnus uc

Saulei ir plankumi, tā mainās un rotē

Galilejs bija vīlies, ka teleskops nepalielināja zvaigznes. Tās joprojām bija gaismas punkti. Galilejs secināja, ka tas ir saistīts ar zvaigžņu milzīgo attālumu no Zemes. Viņš redzēja tūkstošiem līdz šim nezināmas zvaigznes.

Ar neapbruņotu aci Ar teleskopu

Visuma izpētes vēsture

• Johaness Keplers (1571-1630)– pilnveidojis

teleskopu optiku– formulējis 3

planētu kustības likumus

– novēroja supernovu un pierādīja, ka kosmoss ir mainīgs

http://brunelleschi.imss.fi.it/esplora/cannocchiale/dswmedia/esplora/eesplora2.html

https://giphy.com/gifs/planet-closer-slice-pRqK2YcBYQp0s

Visuma izpētes vēsture• Izaks Ņūtons (1643-

1727)– uzbūvēja pirmo

spoguļteleskopu– pierādīja, ka Zemes

objektu un debesu ķermeņu kustību ietekmē vieni un tie paši dabas likumi

– sasaistīja Keplera likumus ar savu gravitācija teoriju

http://www.taringa.net/posts/info/17866645/10-Curiosidades-del-mundo-que-probablemente-no-sabias.html

Izaks Ņūtons pagatavoja teleskopu no spoguļiem, nevis lēcām

Tas novērsa ar gaismas laušanu lēcās saistītās problēmas un atrisināja citas lēcu teleskopu problēmas

Visuma izpētes vēsture

• Alberts Einšteins (1879-1955)– formulējis relativitātes

principu (gravitācija nav spēks, bet gan laiktelpas izliekuma sekas – zvaigžņu gaismu izliec Saules gravitācija)

– kvantu mehānikas teorijas aizsācējs

https://astronomytopicoftheday.wordpress.com/2016/02/25/gravity-waves-a-key-aspect-of-einsteins-general-relativity-detected/

Visuma izpētes vēsture

• Stīvens Hokings (1942)– pēta singularitātes

(laiktelpas vietas, kur nedarbojas fizikas likumi), piemēram, melnos caurumus

– aktīvi piedalās zinātniskajā un sabiedriskajā dzīvē

https://www.pinterest.com/ozark280253/stephen-hawking/

Nobela prēmijas laureāti fizikā• https://lv.wikipedia.org/wiki/Nobela_pr%C4%93mijas_laure%C4%81ti_fizik%C4%81

https://sweden.se/society/the-nobel-prize-awarding-great-minds/

Visuma izpētes metodes

• Teleskopi uz Zemes un Kosmosā• Kodolpētījumu centri (CERN jeb Lielais

Hadronu paātrinātājs Šveicē/Francijā)• Pavadoņi• Kosmiskie lidojumi

Riski kosmosa izpētē

• Kosmiskais starojums• Kosmosa atkritumi• Kosmisko lidaparātu kļūmes

Ilgonis Vilks Teleskopi un observatorijas

ESF projekts „Profesionālajā izglītībā iesaistīto vispārizglītojošo mācībupriekšmetu pedagogu kompetences paaugstināšana”

(vienošanās Nr. 2009/0274/1DP/1.2.1.1.2/09/IPIA/VIAA/003)

Kāpēc ar teleskopu redz vairāk• Teleskops savāc vairāk

gaismas– Tātad, var redzēt vājākus

objektus– Gaismas plūsma vienmērīgi

apgaismo apgaismo laukumu Φ = ES

– Apaļam objektīvam

Φ = EπD2/4 jeb Φ ~ D2

Optiskoteleskopu uzbūve

• Teleskops sastāv no– montējuma, kurā

ievietoti optiskie elementi,

– starojuma uztvērēja un

– reģistrācijas sistēmas.

SastāvdaļasLejā – teleskopa spogulis slīpēšanas stadijā.Pa labi – kabīne liela teleskopa fokusā, kur var būt novietots sekundārais spogulis vai starojuma uztvērējs.

Aktīvā optikaTeleskopa spoguli novieto uz daudziem kustināmiem atbalstiem. Spogulis var deformēties sasilšanas vai sašķiebuma dēļ. Spoguļa formu kontrolē un, konstatējot atkāpes, pārvieto atbalstus, lai tas atgūtu vēlamo formu.

Adaptīvā optika Adaptīvā optika, izmantojot nelielu deformējamu palīgspoguli, daļēji novērš atmosfēras viļņošanās radītos attēla kropļojumus. Pa kreisi – attēls pirms un pēc korekcijas. Pa labi – adaptīvā optikas darbības shēma.

CCD uztvērējiLādiņsaites matrica (CCD) ir ļoti jutīgs elektronisks daudzelementu gaismas uztvērējs. Gaismu pārvērš elektriskajos signālos, kurus nolasa un saglabā dators.

Pa kreisi CCD matrica, pa labi – CCD nolasīšanas princips.

Atmosfēras ietekme

• Minimāla atmosfēras turbulence;

• Sauss klimats (kur gaisā ir pēc iespējas mazāk ūdens tvaiku);

• Minimāls putekļu daudzums, kas izkliedē gaismu;

• Minimāls debess fons, ko rada apdzīvoto vietu apgaismojums;

• Minimāla mākoņainība.

= astroklimats

ObservatorijasObservatorija ir komplekss, kurā ietilpst teleskopi (parasti grozāmos kupolos) un citas palīgēkas. Pa kreisi – VLT teleskopa komplekss Paranala kalnā Čīlē. Lejā – teleskopi Maunakea kalnā Havaju salās.

IekārtojumsMūsdienās astronoms vada teleskopu un reģistrējošās iekārtas no pults, ar datoru palīdzību.

Optiskie teleskopi kosmosā

Lai izvairītos no atmosfēras ietekmes, optiskos teleskopus palaiž arī kosmosā. Pa kreisi – Habla kosmiskais teleskops.Lejā – Džeimsa Veba kosmiskais teleskops. Dots arī spoguļu izmēru salīdzinājums.

Radioteleskopi

Radioteleskops uztver debess ķermeņu radiostarojumu un reģistrē tā intensitāti. Augšā – radiostarojuma intensitātes līnijas, kas uzliktas uz objekta optiskā attēla. Lejā – radioteleskopa darbības shēma.

Lielākie radioteleskopi

Radioteleskopa izšķirtspējaR ≈ λ/D radiāni

Pa labi – lielākais grozāmais radioteleskops (110 m) Grīnbenkā ASV. Lejā – lielākais nekustīgais radioteleskops (305 m) Aresibo, Puertoriko salā.

ALMAEiropas Dienvidu observatorijas radioteleskopu komplekss ALMA.Gatavs 2012. Izšķirtspēja 0,01 loka sekunde.

Infrasarkanie un ultravioletie teleskopi

Infrasarkakanā starojuma teleskopus izvieto kalnos, balonos vai kosmosā. Ultravioletā starojuma teleskopus – tikai kosmosā.

Oriona zvaigznājs redzamajā gaismā.

Oriona zvaigznājs infrasarkanajā diapazonā.

Oriona zvaigznājs ultravioletajā gaismā.

Rentgenteleskopi

Rentgenstarojumam ir liela caurspiedība, tā atstarošanos panākt grūti. Lai iegūtu kosmisko objektu rentgenattēlus, izmanto atstarošanos nelielā leņķī no metāla virsmas.

Rentgenteleskops kosmosā

Gamma teleskopi

Gamma teleskopus var izmantot tikai kosmosā, jo šo starojumu aiztur Zemes atmosfēra. Tie maz līdzinās tradicionāliem teleskopiem, tajos izmanto dažādus kodolfizikas instrumentus. Augšā – gamma teleskopa CGRO izskats un shēma.

Visuma izpēte Latvijā

• Frīdrihs Canders (1887-1933)– Izgudrojis reaktīvo

dzinēju, kas darbojās ar sašķidrinātu skābekli un benzīnu

– radījis kosmisko lidojumu teoriju http://www.rtu.lv/lv/universitate/atzinibas-un-apbalvojumi/goda-biedri

http://www.vatp.lv/sites/default/files/kosmosa_nozare_latvija_vesturiskie_sasniegumi_2009.pdf

Visuma izpēte Latvijā

• Latvijas kosmonauti:– Aleksandrs Kaleri (1956)

– studējis Maskavā, bortinženieris, piedalījies 5 misijās

– Anatolijs Solovjovs (1948) – studējis Rīgā, ekipāžas komandieris, rekordists darbā atklātā kosmosā (82 h 21 m)

https://lv.wikipedia.org/wiki/Aleksandrs_Kaleri

http://topalbums.me/search/anatolijs.html

Kosmosa izpēte ikdienas dzīvē• Autiņbiksītes• Dūmu detektori• Atmiņas putas (spilveni, matrači)• Briļļu pretskrāpējumu pārklājums• Ūdens filtri• Satelīttelevīzija• Datori, mobilie telefoni• Internets• .........................

Kosmosa izpētes nākotne

http://www.thebestschools.org/features/worlds-50-smartest-teenagers/

http://abcnewspapers.com/2016/01/21/first-early-learning-stem-class-a-hit-with-families/

Sasniedzamie rezultāti• Analizē Visuma izpētes vēsturi un nākotnes perspektīvas.

• Apkopo un prezentē informāciju par Latvijas zinātnieku ieguldījumu Visuma izpētē.

• Klasificē Nobela prēmijas laureātu pētījumu virzienus fizikā un analizē fizikas atklājumu nozīmi sabiedrības attīstībā.

• Izprot citu dabaszinātņu, matemātikas un informācijas tehnoloģiju nozīmi fizikas attīstībā un novērtē fizikas sasniegumu ietekmi uz citu dabaszinātņu un informācijas tehnoloģiju attīstību.

Papildus informācijas avoti:

• http://profizgl.lu.lv/course/view.php?id=4 - MEGAPASAULES (kosmosa) FIZIKA (Ilgonis Vilks)

• http://lr1.lsm.lv/lv/raksts/zinamais-nezinamaja/teleskopi-amatieriem-padomi-debesu-verosana.a73734/

• http://www.lu.lv/zvd/2011/vasara/devums/

JAUTĀJUMI?