1. Overzicht Hemelmechanica 2. Elektromagnetische straling 3. Zonnestelsel(s) 4. Sterren: fysische eigenschappen 5. Sterren: struktuur + evolutie 6.

Transcriptie

1 Inleiding Astrofysica 1. Overzicht Hemelmechanica 2. Elektromagnetische straling 3. Zonnestelsel(s) 4. Sterren: fysische eigenschappen 5. Sterren: struktuur + evolutie 6. Sterren: stervorming, sterdood 7. De Melkweg 8. Melkwegstelsels: struktuur 9. Melkwegstelsels in hun omgeving 10. Kosmologie

2 Sterrenkunde = natuurkunde op afstand Je kunt waarnemen, maar niet experimenteren: STATISTIEK 1 gezichtspunt 1 tijdstip beperkt oplossend vermogen Maar: extremere condities dan in laboratorium: beschrijving van ons heelal dus wel lonend!

3 HEMELMECHANICA De astronomische `hemel : `vaste sterren plus bewegende objecten (Maan, Zon, planeten, ) Beschrijving van de bewegingen: hemelmechanica Verwant aan: tijdrekening

4 De hemel draait?!

5 Aarde draait om haar as Sterren nabij de N-pool (<52 ± ) staan altijd boven de horizon (circumpolair). Sterren nabij hemelequator gaan op en onder. Sterren nabij de Z-pool staan altijd onder de horizon De Aarde draait om haar as in? 23u 56m

6 Siderische Dag Zonnedag: elke 24u staat Zon weer in het zuiden Ondertussen is de Aarde ook verder in haar baan om de Zon (1/ cirkel = ± ) Dus de Aarde draait ± / 24u = 360 ± in 23u56m Siderische dag 24u = Synodische dag Elke dag komen sterren 4 min vroeger op (t.o.v. De Zon)

7 Coordinaten Coordinaten ten opzichte van horizon Altitude azimuth (A,a) Oorsprong: zuidelijke horizon Beide coordinaten van een ster veranderen met tijd Coordinaten ten opzichte van pool-as Uurhoek declinatie (HA,δ) Oorsprong: snijpunt zuidelijke meridiaan/equator HA van een ster verandert met tijd Coordinaten ten opzichte van firmament Rechte klimming declinatie (α, δ) Oorsprong: lentepunt γ (α=0,δ=0) Sterren hebben constante coordinaten

8 Uurhoek (HA) (hour angle) Hemel draait naar westen meridiaan Uurhoek HA Volledige omwenteling = 360 o = 24 u Dus: 1 u komt overeen met 15 o Bij cyclische verschijnselen zijn tijd en hoek uitwisselbaar!

9 Rechte klimming (RA) (right ascension) De hemel draait naar het westen lentepunt γ Rechte klimming RA meridiaan HA=HA γ -RA Volledige omwenteling = 360 o = 24 u 1u komt overeen met 15 o De hemel is een klok: een ster met RA=1 h passeert de meridiaan 1 uur na het lentepunt γ, etc.

10 Oefeningen δ>90-φ: circumpolair noordpool φ=52 ± Oost δ HA Noord α Zuid hemelequator West lentepunt δ<φ-90: onzichtbaar

11 Is de aarde rond? Redenering Eratosthenes ( v.chr) θ 2 θ 1 Omtrek: 40,000 km θ 1 θ 2 Afstand tot de Maan? (oefening)

12 Draait de aarde echt? Coriolis effect Slinger van Foucault Windpatronen (Buys Ballot) Afplatting van de aarde (centrifugaal effect) Wat is de rotatiesnelheid aan het aardoppervlak? 40,000km/24u = 1666km/u = 462m/s Oefening: waar op Aarde precies weeg je het minst?

13 Draait de aarde om de zon? De Zon beschrijft in 1 jaar een cirkel aan de hemel = ecliptica (sterrenbeelden langs de ecliptica vormen de dierenriem of zodiak) Planeten volgen complexe banen aan de hemel (cirkels om cirkels?) Ptolemaeus (de Aarde centraal) Copernicus (de Zon centraal): fasen van Venus (en Mercurius) Stellaire aberratie (Bradley) Parallax (Bessel) Dopler effekt

14 Fasen van Venus Copernicus Ptolomeus venus zon aarde

15 Stellaire aberatie θ=v/c θ 20 v/c~1/10,000 Stilstaande teleskoop Bewegende teleskoop

16 Parallax Reflex-beweging van de aardbaan Parallaxhoek π = 1AE / D Fractie van boogseconde, dus tg π' π in rad π in, dan D in AE/ D 1 AE (astronomische eenheid)

17 Doppler effect Als we naar een ster toe bewegen! verblauwing van spectrum Als we van een ster af bewegen! verroding van het spectrum δλ/λ = v/c ~ 1/10,000

18 Tijdrekening Rechte k lim min (RA) g ( right a s cens ion) Gebaseerd op aardrotatie Hemel draait naar westen γ γ Siderische tijd (sterretijd) RA = uurhoek van het lentepunt meridiaan = α + HA van Rechte willekeurige klimming ster = α van ster op meridiaan Volledige omwenteling = 24u 1u=15 γ Zonnetijd = uurhoek van de zon + 12u. (zodat dag begint rond middernacht) ST = ZT - 12u + α α op 21/3 21/6 21/9 21/12

19 Tijdrekening Correcties: Aardrotatie niet helemaal regelmatig! schrikkelsecondes af en toe Aardbaan niet cirkelvormig (zon beweegt niet steeds even snel)! tijdvereffening zon

20 Het Analemma Waar staat de zon aan de hemel om 12u? $ Zon loopt soms voor/achter Elliptische baan aarde om zon Helling van de aardas l Zon staat hoger/lager Helling van de aardas

21 Seizoenen Helling van de aardas 23.5 o t.o.v. ecliptica Baan van de Zon aan de hemel: Declinatie tussen 23.5 ± δ=0: dag=nacht=12u δ>0: dag>12u op N halfrond δ<0: dag<12u op N halfrond Banen van andere planeten ongeveer in zelfde vlak (dierenriem); onze Maan ook (eclipsen)

22 Precessie en getijden Aarde is afgeplat door rotatie Maan (& zon) veroorzaakt getijden zwaartekracht t.o.v. centrum Getijden geven ook een koppel (helling+afplatting) Koppel + rotatie geeft precessie van aardas (26000 jr)

23 Precessie van de maanbaan Getijden-koppel op het systeem Aarde/Maan door de Zon: Precessie van de maanbaan in 18.6 jr (nutatie) Cyclus van 18.6 jr in verduisteringen

24 Banen van planeten aan de hemel Benadering: cirkelbanen, straal a A, a V, a J, etc. Planeten bewegen t.o.v. zon en sterren Binnenplaneten Mercurius, Venus: Blijven in de buurt van de zon Vertonen fasen bovenconjunctie Grootste elongatie L sin L = a V / a A avondster benedenconjunctie Venus a V ochtendster L Aarde

25 Siderische (t.o.v. ruimte) en synodische (t.o.v. zon) omlooptijden van de planeten Synodische omlooptijd = tijd tussen opeenvolgende benedenconjuncties (hoek Aarde-Zon-Venus = 0) Siderische omlooptijd = jaar van de planeet Hoeksnelheid Venus = 2π/P V Hoeksnelheid Aarde = 2π/P A Relatieve hoeksnelheid = 2π(1/PV -1/P A ) Siderisch! Synodische periode = 2π/(relatieve hoeksnelheid) Dus 1/SP V = 1/P V 1/P A We kennen P A, meten SP V ; ) P V =224.7d

26 Buitenplaneten (Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus) Maken complete banen om de hemel, langere omlooptijd Synodische periodes <0 (bewegen naar oosten t.o.v zon) Retrograde `lussen buitenplaneet aarde