Praktische Sterrenkunde

Transcriptie

1 Praktische Sterrenkunde Vandaag 1. Verkenning van de sterrenhemel 21 september 2015 Korte introductie Praktische Sterrenkunde Verkenning van de sterrenhemel Coördinaten t.o.v. de waarnemer: azimuth en elevatie Rotatie van de aarde Coördinaten t.o.v. de aarde: rechte klimming en declinatie Baanomloop van de aarde Tijdsmeting: kloktijd en sterrentijd Docent: Dr. Michiel Hogerheijde, Assistenten: Olivier Burggraaff, Alex Pietrow, Dominique Petit 2 Praktische Sterrenkunde: wat Inleiding Astrofysica: rondleiding door het heelal en achterliggende natuurkunde Praktische Sterrenkunde nadruk op methodes van kennisvergaring verschil met Experimentele Natuurkunde: sterrenkundigen hebben geen laboratorium en kunnen geen experimenten doen, alleen maar waarnemen wat er in heelal gebeurt. 3 nadruk op kennis Praktische Sterrenkunde: uitvoeren en verwerken van sterrenkundige metingen Vaardigheden voorbereiden en uitvoeren sterrenkundige waarnemingen verwerken van meetgegevens onzekerheidsanalyse toetsing aan een hypothese schrijven van een wetenschappelijk verslag 4

2 Praktische Sterrenkunde: hoe Praktische Sterrenkunde: waar & wanneer Waarnemingen van de open sterrenhoop Messier 37 m.b.v. practicum telescoop op de Oude Sterrewacht in Leiden calibreren van waarnemingen en bepalen helderheid sterren Oefenen met schatten en bepalen van onzekerheden in metingen, correcte doorrekening in afgeleide grootheden, bepalen beste lineaire verband tussen metingen college en huiswerkopdrachten 3 proeven: verwerken van metingen, bepalen van grootheden (en hun onzekerheden) en schrijven van een verslag: Afstanden in het heelal en de versnelde uitdijing van het heelal De massa van het zwarte gat in het centrum van de Melkweg Afstand en leeftijd van de open sterrenhoop Messier 37 Cijfer gebaseerd op 3 ingeleverde verslagen van de proeven datum tijd lokatie 21/ Artis 12/ HL214 9/ Oude Sterrewacht 23/ Oude Sterrewacht 15/ Oude Sterrewacht 29/ HL214 12/ HL214 10/ HL214 24/ HL214 7/ HL214 In kleine groepjes: Waarnemen: februari t/m april één avond ± Oude Sterrewacht Data verwerking: 2 uur, HL 5 6 Sterrenbeelden Traditionele indeling van de sterrenhemel Alleen nog gebruikt t.b.v. naamgeving objecten, via definitie door de International Astronomical Union voorbeeld: α Lyrae = Wega Verkenning van de sterrenhemel 7 8

3 Coördinaten t.o.v. de waarnemer Rotatie van de aarde Horizontale coördinaten Azimuth, elevatie (Az,el) zenit (Az,el) van object verandert met de tijd Sterren komen op, gaan door transit, en gaan weer onder Circumpolaire sterren zijn altijd zichtbaar eleva an tie idia mer Eenheden: Az in uren (hms) el in graden ( ) zuid oost az im uth horiz on west noord 9 10 Coördinaten t.o.v. de aarde: RaDec Az,El Ra,Dec north celestial pole vernal equinox = lentepunt declination right ascension = rechte klimming ecliptic plane local horizon r El to e a qu Az Dec Dec RA equator Equatoriale coördinaten Rechte klimming, declinatie (RA, Dec) (α,δ) ecliptic Eenheden: RA in uren (hms) Dec in graden ( ) 11 plane Voor elk tijdstip (tijd&datum) en (noorder/zuider)breedte kan (RA,Dec) in (Az,el) worden omgerekend (en vice versa) 12

4 Baanomloop van de aarde Lokale sterrentijd Baanbeweging van de aarde, in dagen rond de zon In 1 dag van 24 uur beweegt de aarde ~1 langs haar baan Om de zon weer in dezelfde richting te hebben, moet de aarde om haar as draaien (!). Dit duurt 24h/360 =4 minuten extra. Astronomen gebruiken naast onze gewone kloktijd van 24 uur (vaak: UT = GMT) ook de lokale sterrentijd waar 24 uren 23h56m op onze klok duurt. LST = RA van een object dat nu door transit gaat Omgekeerd: een ster gaat op de LST-klok altijd om dezelfde tijd door transit Dit definieert 1 etmaal van 24 h. Sterren staan na 24h-4min=23h56m weer op dezelfde positie. Maakt uitrekenen van (Az,el) heel eenvoudig, maar dan moet je wel weten hoe laat het nu is op de LST klok. of, omgekeerd, hoe laat op de gewone klok een bepaalde moment op de LST klok is. het verband tussen LST en gewone tijd verandert van dag tot dag. Eén keer per jaar, op 21 maart als de zon exact in het lentepunt staat, staan de klokken gelijk. kloktijd vs sterrentijd Op het college van 12/1/16 gaan jullie uitwerken hoe je vanuit de (RA,Dec) van Messier 37 kunt uitrekenen op welke LST en UT je dit object het best kunt waarnemen vanuit Leiden in de maanden februari t/m april, en op welke elevatie Messier 37 door transit gaat gezien vanuit Leiden (Az is dan 12h) [Complicaties] [Andere coördinaatsystemen] Precessie van de aardas Ecliptische coordinaten (RA, Dec) altijd uitgedrukt voor een bepaalde epoche (nu vaak ); computer rekent dan de coordinaten door naar vandaag met bekende precessie + nog een hele reeks details vlak = ecliptica nulpunt = lentepunt handig voor berekenen beweging planeten Hier moet wel rekening worden gehouden, maar is voor het practicum en de waarnemingen van M37 niet van belang Galactische coordinaten vlak = melkwegvak nulpunt = centrum van de Melkweg handig voor berekenen van bewegingen van sterren door de Melkweg Omrekenen naar (Ra,Dec) bestaat uit een simpele rotatie

5 Samenvatting Praktische Sterrenkunde voorbereiden + uitvoeren waarnemingen verwerking meetgegevens onzekerheidsanalyse toetsing hypothese schrijven wetenschappelijk verslag Oude Sterrewacht: Messier 37 College foutenanalyse 3 proeven met verslagen Horizontale coördinaten t.o.v. de waarnemer: Az, el Equatoriale coördinaten t.o.v. de (roterende) aarde: RA, Dec Omrekenen voor gegeven tijd, dag, en geografische breedte m.b.v. lokale sterrentijd: LST college PS op 12 januari