Astrofyzika – maturitní otázka z fyziky

 

   Otázka: Astrofyzika

   Předmět: Fyzika

   Přidal(a): Jan Balnar

 

 

Astrofyzika

• Věda o vesmíru, jeho vzniku, vývoji a stavbě
• Studuje i pohyby a vzájemné silové působení těchto těles

 

Astrometrie

• Obecné měření

 

Nebeská mechanika

• Základem Kepplerovy zákony a Newtonovy
• Základem je problém dvou těles, kdy se snažíme popsat jejich vzájemnou polohu
  • Tělesa považujeme za dokonale tuhá, můžeme je nahradit koulemi nebo body
• Problém tří těles je obecně neřešitelný
• Na eliptické dráze Země nebo Slunce rozlišujeme tyto body:
  • Perigeum – nejdále k nějakému centru
  • Pericentrum – nejblíže k nějakému centru
  • Perihelium – bod, který je nejblíže slunci (přísluní)
  • Apocentrum
  • Apogeum
  • Afélium – bod, který je nejdál od slunce (odsluní)
• 1AU = 150 x 10⁶ km

 

Stelární astronomie

• Zkoumá hvězdy a vše kolem nich

 

Kosmologie a Kosmogonie

• Vědy zkoumající vesmír jako takový

 

Paralaxa

• Úhel mezi dvěma směry vedenými k témuž objektu
• Existuje asi 9 základních typů
  • Denní paralaxa
  • Roční paralaxa
• Úhel, pod kterým vidíme střed země a místo na zemském povrchu
• Φ = d/r

 

Astronomická jednotka

• AU – astronomical unit
• Střední vzdálenost Země Slunce

 

Parsek

• Jedna ze základních jednotek vzdálenosti
• Vzdálenost, ze které je vidět jedna astronomická jednotka pod úhlem jedna vteřina
• 1pc = 206 264,8 AU

 

Světelný rok – light year

• Jednotka délky
• Vzdálenost, jakou světlo urazí za jeden rok
• 9,46 x 10¹⁵ m

 

Precese

• Dlouho periodický pohyb zemské osy po plášti kužele s periodou 25 725 let

 

Nutace

• Periodický pohyb zemské osy s periodou 18,61 roku
• Je dána gravitační interakcí země a měsíce

 

Aberace světla

• Přímý důsledek konečné rychlosti světla
• Vzniká jako vektorový součet rychlostí světla a rychlostí pozorovatele

 

Den

• Nejčastěji hovoříme o slunečním a hvězdném dnu

 

Otázky

• V jaké vzdálenosti je od Země hvězda Proxima Centauri jejichž paralaxa je 0,76 vteřiny – 1,3 pc
• Pod jakým úhlem bychom viděli poloměr Plutovy dráhy z Proximy Centauri – souvisí s předchozím. Poloměr dráhy Pluta – 39AU – 30 vteřin (úhel)
• Jaká je roční paralaxa Siria, který je vzdálen 8,67 sv.roku?

 

Popis Vesmíru

• Ekliptika – rovina, ve které Země obíhá kolem Slunce

 

Nebeské souřadnice

• Všechna tělesa na obloze se otáčí po soustředných kružnicích, ale žádnému nezapadne
• Jsou souhvězdí, které vidíme celoročně a souhvězdí, které vidíme jen část roku
  • Cirkumpolární – ty které vidíme pořád

 

• Rektascerace a deklinace
  • Udává se v hodinách a měří se proti směru hodinových ručiček podél zemského rovníku
  • Používají se 2 korekce – v praxi pro přesné měření se používají
  • Korekce koriguje pohyb hvězd
  • Pro druhou korekci je nutno uváděn duben 2001

 

• Souřadnice
  • Kartézské
  • Ortogonální
  • Ortonormální
  • Válcové – cylindrické
  • Kulové – sférické

 

Hvězdy

• 0,08 až 100 hmotností slunce
• Méně hmotné těleso by nemělo termonukleární reakce, což je podmínkou pro to, abychom těleso mohli nazvat hvězdou
• Kdyby byla těžší než 100 hmotností, což nelze nastat kvůli gravitaci, rozdělila by se na více kusů
• Drží to gravitačně pohromadě
• Naše slunce je trapná hvězda podprůměrná
• Většina hvězd se vyskytuje v nějakém uskupení
• Ti malí jsou trpaslíci a velcí modří veleobři
• Vývojová stádia
• Koncová stádia
• 12km poloměr = 1,7 x 10^-5 – 2000Rs
• Vývoj hvězdy velice ovlivňuje její hmotnost a zda-li je sama nebo ve vícenásobném hvězdném systému
• Když známe počáteční hmotnost hvězdy, umíme predikovat její vývoj a umíme říct jak to bylo v minulosti
• Hr diagram používáme pro klasifikaci hvězd už asi 100let a udává závislost mezi svítivostí a hmotností a teplotou
• Asi 95% procent hvězd lze zařadit do tzv. hlavní posloupnosti a spalují vodík s heliem

 

Venuše

• Můžeme jí vidět brzo ráno nebo pozdě večer
• Večerka
• Prší tam kyselina sírová, jelikož je tam hustá atmosféra
• Vysoká teplota, silný skleníkový jev

 

Měsíc

• Slapové jevy
• Psychické věci

 

Mars

• Planeta nejbližší Zemi
• Pravděpodobně množství vody
• Na povrchu viditelné stopy koryt

 

Jupiter

• Největší planeta sluneční soustavy
• Velká rudá skvrna, všechny ostatní skvrny vznikly a poté zmizely, ale tahle tam je po několik staletí

 

Pluto

• Měsíc Charon, který je o polovinu méně těžký než Pluto

 

Termonukleární reakce ve hvězdách

• Hvězdy se skládají z vysokoteplotní plazmy – především ionty a fotony
• Uvnitř jsou běžně teploty miliony kelvinu – uvnitř slunce 17 miliony kelvinu
• Izolované tělesa a termodynamická rovnováha

 

• Elektronový degenerovaný plyn
  • Vodíkové
    • P-p řetězec
    • Dále existuje několik dalších možností vývoje
    • Převládá ve hvězdách menších než dvě hmotnosti slunce
    • CNO cyklus – jádra uhlíku dusíku a čuraka vstupují do reakce jako katalyzátory
    • Teploty jsou větší než 17 milionu kelvinu
    • V důsledku vazebné energie helia se snižuje hmotnost
    • Helia je o 0,0071 kg méně
    • K zajištění zářivého výkonu slunce se každou sekundu musí přeměnit 6×1011 kilogramu vodíku
  • Heliové reakce
  • Potřebujeme helia, vznikají prvky až po vápník
  • E proces – elektron – prvky skupiny železa
  • Es proces- pomalý proces, protože je relativně nejpomalejší