AST 1010 En kosmisk reise Forelesning 1 Om

AST 1010 - En kosmisk reise Forelesning 1 : Om emnet, pensum og eksamen Hva er astronomi og astrofysikk? Å finne fram på stjernehimmelen

Kursopplegg • Forelesninger: 2 x 2 timer/uke. • Gruppetimer: 1 x 2 timer/uke (2 grupper). • Timeplan på emnesidene: https: //www. uio. no/studier/emner/matnat/a stro/AST 1010/v 17/timeplan/index. html • Sterkt anbefalt, men ikke obligatorisk å følge undervisningen.

Gruppetimer • Oppgaver til hver uke legges ut i timeplanen (fortløpende gjennom semesteret) • Hvis plass: Mulig å gå på en annen gruppe enn man er påmeldt til • (Også mulig å gå på begge om behov)

Kursopplegg • Ingen obligatoriske innleveringer, ingen midtveiseksamen. • Eksamen: Skriftlig, 3 timer, ingen hjelpemidler, 16 oppgaver. • Eksamensdato: Fredag 7. april (rett før påske) • Ved sykdom etc. under eksamen, se https: //www. uio. no/studier/admin/eksamen/ sykdom-utsatt/

Pensum • ”Astronomi – en kosmisk reise”, Øystein Elgarøy, Universitetsforlaget, 2014. • Forelesningsnotatene (se timeplan) • Notat om dopplereffekten • Liste over formler som er pensum • Se fullstendig pensumoversikt på: https: //www. uio. no/studier/emner/matnat/a stro/AST 1010/v 17/pensumliste/index. html

Eksamensoppgaver • • • Hva er. . . (kort svar) Beskriv. . . Forklar. . . Regn ut. . . (formelsamling) Analyser. . . (ta stilling til tekst/påstander)

Regneoppgaver • Nytt dette semesteret • Svært enkel regning – Barneskolepensum + enkel potensregning – Kalkulator helt unødvendig • Vil bli gitt oppgaver som ligner eksamensoppgavene • Få hjelp på gruppetimene om du har behov • Maksimalt 2 eksamensoppgaver (av 16)

Beskjeder • Viktige beskjeder legges ut på emnesiden: https: //www. uio. no/studier/emner/matnat/a stro/AST 1010/v 17/ • Følg med jevnlig (hver uke) • Fronter brukes ikke i AST 1010

Nyttige navn og adresser • Kursansvarlig: Odd Petter Sand (oddps@astro. uio. no) rom 401 • Gruppelærere: Sara Clausen Jønvik Lars Frogner • Studiekonsulenter: Lill Kristin Theodorsen Brenda Apili Atubo (studieinfo@astro. uio. no) rom 207 Tlf: 22 85 65 11 • Gruppetimene foregår i auditoriet, rom 209 • Alle koordinatene refererer til astrofysikkbygningen, Svein Rosselands hus.

Svein Rosselands hus (Institutt for Teoretisk Astrofysikk)

Før pausen: • • Hva astronomer studerer Notasjon for veldig store og veldig små tall Enheter for avstander og vinkler Hvorfor astrologi ikke er vitenskap

Hva er astronomi? • ”Astronomi: Vitenskapen om himmellegemene og verdensrommet. ” (Store Norske Leksikon).

Kilde: NASA

Kilde: NASA

Kilde: NASA

Kilde: HST/NASA

Kilde: ESA/Planck Science Team

Fra det største til det minste • Astronomer studerer de største objektene som finnes, og kartlegger universet over enorme avstander. • For å forstå de fysiske mekanismene som ligger bak det vi ser, må vi ofte bruke kunnskap om universets minste byggesteiner.

Store og små tall • 100 = 102 • 1 000 = 106 • Regel: 1 (fulgt av n nuller) = 10 n • Solen veier ca. 2 ∙ 1030 kg • ( = 2 000 000 000 kg)

Store og små tall • 0. 1 = 10 -1 • 0. 00 001 = 10 -5 • Regel: 0. (n-1 nuller)1 = 10 -n • En hydrogenkjerne veier ca. 1. 67 ∙ 10 -27 kg • ( = 0. 00 000 000 167 kg)

Egne enheter for små lengder • 1 nanometer = 1 nm = 10 -9 m • 1 Ångstrøm = 10 -10 m • 1 femtometer = 1 fermi = 1 fm = 10 -15 m

Astronomiske lengdeenheter • Innenfor solsystemet: 1 astronomisk enhet = 1 AU = 149 597 871 km • Svarer omtrent til gjennomsnittlig avstand mellom Jorden og Solen. • Når vi ikke trenger å være veldig nøyaktige kan vi sette 1 AU = 1. 5 ∙ 108 km. • (150 millioner km)

Utenfor solsystemet • 1 lysår = lengden lys beveger seg gjennom tomt rom i løpet av et år = 9, 46 ∙ 1015 m. • Merk: Enhet for lengde, ikke for tid! • Senere i kurset skal vi møte en annen enhet for lengde: parsec. 1 pc = 3. 26 lysår.

Vinkler • Avstander kan ikke måles direkte på himmelen. • Det som kan måles, er vinkler. • Når vi snakker om stjernehøyde, er det snakk om vinkelen opp fra horisonten, ikke avstand.

Vinkler • Vinkler måles i grader, 360 grader svarer til en full sirkel. • 1 bueminutt = 1/60 av en grad. • 1 buesekund = 1/60 av ett bueminutt. • Eksempel: Fullmånen dekker en vinkel på 31 bueminutter.

Astrofysikk • Tradisjonelt: Astronomer måler og beskriver himmelfenomener • Astrofysikere forsøker å forstå himmelfenomenene ved hjelp av fysikkens lover. • I dag: Ordene brukes om hverandre. • Dette kurset handler vel så mye om astrofysikk som astronomi.

Hvordan drive med astrofysikk?

Oppdagelsen av Neptun • Beregninger av Uranus’ bane stemte ikke med observasjoner. • I 1821 foreslo Alexis Bouvard at avvikene skyldtes en planet i bane utenfor Uranus. • John Couch Adams og Urbain Le Verrier beregnet banen til den hypotetiske planeten i 1845. • Oppdaget av Galle og d’Arrest i 1846.

Historien om Vulcan • Også Merkurs bane viste avvik fra den beregnede. • Le Verrier foreslo i 1859 at avvikene skyldes en planet i bane innenfor Merkurs. • Mange lette, men Vulcan ble aldri funnet. • Riktig forklaring: Newtons gravitasjonslov må erstattes med Einsteins generelle relativitetsteori (mer nøyaktig).

Metode • Vi observerer uventede fenomen. • Vi gjetter på en forklaring. • Hvis forklaringen har noen verdi, har den konsekvenser som kan testes med nye observasjoner. • Stemmer ikke konsekvensene med observasjonene, forkastes den. Vi må gjette på nytt. • I motsatt tilfelle får vi større grunn til å tro at vi har gjettet riktig, men det er ikke bevist.

Virkeligheten ikke like enkel • Observasjoner kan være feil. • Uforutsette omstendigheter kan føre til at observasjonene ikke stemmer med gjetningen, selv om den er riktig. • Astronomer kan være sta: Holder fast på teoriene sine, selv om de er i strid med observasjonene. • En av de viktigste forutsetningene for fremskritt er åpen diskusjon og kritikk av hypoteser og observasjoner.

Forskjell mellom fysikk og astrofysikk • Vi kan ikke gjennomføre kontrollerte eksperimenter i astrofysikken. • Kan for eksempel ikke lage en stjerne og måle hvordan den utvikler seg. • Vi må lære om stjerners historie ved å observere mange av dem ved ulike stadier av livet. • Astrofysikk ligner slik på arkeologi og historie!

Hva med astrologi? Kilde: Wikimedia commons

Hva er astrologi? • Vanskelig å svare på, for det finnes mange ulike varianter: vestlig astrologi, hinduistisk astrologi, kinesisk astrologi… • En fellesnevner er forestillingen om at det er forbindelser mellom fenomen på stjernehimmelen og jordiske hendelser + personlighetstrekk

Mitt dagshoroskop 12/1 -2017 • Sol. no: • ”Nå kommer det dager hvor du får mye mer energi. Du trer frem på scenen og er ikke redd for å ta tak i en utfordring. ” • Magic. no: • ”Du fokuserer for mye på jobben om dagen, og glemmer de du har rundt deg. Er du typen som kun mottar i et forhold, og glemmer å gi? Dette må du snarest gjøre noe med. Ha en stund for deg selv i kveld, og tenk godt gjennom hvordan andre oppfatter deg. ”

Horoskoper • Ofte svært generelle – åpne for tolkning i mange mulige retninger. • Kan planeters posisjon i forhold til stjernebilder skal kunne brukes til å spå framtiden? • Nei. • De eneste mulige påvirkningene planetenes posisjon har er tyngdekraft og reflektert sollys. • Ingen av disse mekanismene påvirker mennesker på jorden i betydelig grad.

Er astrologi vitenskap? • Ut i fra hva vi mener å vite om hvordan universet fungerer, finnes det ikke en sjanse i havet for at astrologien kan være sann! • Spørsmålet er om astrologisk metode er en anvendelse av vitenskapelig metode. • Likhetstrekk på overflaten: Hypotese om påvirking, beregning av horoskop leder til påstander om virkeligheten.

Virker det? • Shawn Carlson (Nature 318, side 419, 5. desember 1985) ”A double-blind test of astrology” • Testet astrologers evne til å forutse personlighet basert på fødselshoroskop. • Astrologene gjorde det like bra som man ville ha gjort ved ren gjetning.

Hva førte dette til? • Ingen verdens ting! • Astrologer fortsetter akkurat som før. • Ingen revisjon av hypoteser, ingen forbedringer av metode. • Astrologer lærer ikke av empiri. De har ideer og metoder som opprettholdes uansett hva som observeres. • Derfor kan det ikke kalles en vitenskap.

Etter pausen: • Hvordan angi posisjon på himmelen • Hvordan stjernehimmelen forandrer seg gjennom døgnet og året • Hvorfor har vi årstider?

Koordinater på jordkloden

Globale himmelkoordinater

Lokale himmelkoordinater

Lokale himmelkoordinater • http: //astro. unl. edu/classaction/animations/c oordsmotion/altazimuth. html

Hvorfor to forskjellige koordinatsystemer? • Ett til hvert sitt bruk • Lokalt: For å finne posisjonen til en stjerne der du befinner deg • Hvor stjernene står kommer an på hvor på kloden du er • http: //astro. unl. edu/classaction/animations/c oordsmotion/meridaltdiagram. html • Men hva om du snakker med noen som befinner seg et helt annet sted? • Globalt: Felles referanse som gjelder overalt

Stjernene i løpet av døgnet På ekvator – hele himmelkula synlig i løpet av en natt, hele himmelkula godt synlig i løpet av året. I Oslo på 60 grader nordlig bredde – en del av himmelkula er sirkumpolar, men det er tilsvarende deler som aldri er synlig fra Oslo. På nordpolen – halve himmelkula er synlig hver natt, men det er alltid den samme halvdelen vi ser gjennom hele året.

Demonstrasjon: • http: //astro. unl. edu/classaction/animations/a ncientastro/heliacalrisingsim. html

Stjernene i løpet av året § Dato D 0: Stjernen står opp i øst idet sola går ned. §Tre timer senere: Jorda har rotert 45 o og stjernen har flyttet seg tilsvarende mot vest og befinner seg halvveis mot syd. § Ved solnedgang D 45, 45 dager senere. Nå har jorda flyttet seg 45 o i banen rundt sola, mens stjernen befinner seg i samme retning som 3 timer etter solnedgang 45 dager tidligere.

Solas gang over himmelen i Oslo til forskjellige årstider

Solas årsbevegelse på himmelen • Solas bevegelse i løpet av året sett fra jorda (t. v. ) og med sentrum i sola (t. h). • Solverv - når solas avstand fra himmelekvator er størst (sommer, vinter) • Jevndøgn - når sola står rett over himmelekvator (vår, høst) • Årsak - jordas rotasjonsakse heller 23 grader med normalen på jordas baneplan rundt solen.

Solas årsbevegelse på himmelen • http: //astro. unl. edu/classaction/animation s/coordsmotion/daylightsimulator. html

Årstider

Hvorfor har vi årstider? Årstider og. . . 1. 2. Innstråling (øverst). Arealfaktor (nederst)

Hvorfor har vi årstider? http: //astro. unl. edu/classaction/animations /coordsmotion/eclipticsimulator. html