Eksperimentalne metode u astronomiji

1. Eksperimentalne metode u astronomiji Kristijan Karić

2. Uvod • Astronomija-najstarija znanost • Povijest astronomije • Područja astronomije • Opažačka astronomija • Teorijska astrofizika • Interdisciplinarnost ( astrobiologija, arheoastronomija, astrokemija….) • Zaključak

3. Renesansna astronomija (1400 -1650) • Kopernik - De Revolutionibus - heliocentrični sustav (1543) • Tycho Brahe - promatrao golim okom • Kepler • Galileo • Bruno • Descartes Povijest astronomije“vremenska linija” Svemirska era 1957 - Sputnik1 - prvi umjetni satelit (SSSR) - Sputnik2 - Lajka 1958 - Explorer1 - Van Alenov pojas (USA) - Pioneer misija - neuspješna misija (USA) 1959 - Luna1 - prvi prelet pored mjeseca (kasnije i Pioneer 4); Luna2 1961 - Vostok1 - prvi let čovjeka u svemir misije : Mariner2, Venera, Mariner4, Apollo11, Apollo13, Pioneer10, Mars i Mariner, Viking, Voyager 1 i 2. 1970 - satelit za rendgenske zrake - Uhuru 1983 - prvi sateliti za infracrvene spektre (iznad 700 km) 1992 - COBE (Cosmic backrgorund Explorer satelit) 1996 - 1997: Mars Pathfinder, Mars Rover nove misije : Spirit i Opportunity Moderna astronomija (1650 – danas) • Maunder minimum (malo ledeno doba) (1650-1700) • Huygens - otkrio Saturnove prstenove • Newton - Teorija opće gravitacije • Halley,E., Hershel, W. • Doplerov efekt (1842) • Einstein, A. – opća i specijalna teorija relativiteta • Hubble, E. – maglice su spiralne galaksije • 50-tih i 60-tih – izgrađeni veliki teleskopi Prethistorijska astronomija (do 500 pr.n.e.) 30 000 pr.n.e. • rezbarije u kamenu mjesečevih mijena • 4 000 pr.n.e. • Mezopotamija - Ziggurati, opservatoriji • 2 500 pr.n.e. • Stonehenge 1 300 pr.n.e. • Kinezi, prate i bilježe pomrčine (900 s. i 600 mj.) 700 pr.n.e. • Babilonci predvidjeli pomrčine mjeseca • Klasična astronomija ( 500 pr.n.e.-1400) Starogrčka astronomija • Thales - pomrčina • Anaximander, Pitagorejci • Aristotel - Zemlja je sfera • Eratosten, Ptolemej - geocentrični sustav 30000 pr.n.e. 500 pr.n.e. 0 1400 1650 danas

4. Opažačka astronomija • promatranje golim okom • teleskopi • ostali uređaji spektograf, kompjuteri, CCD - fotodiode

5. Promatranje golim okomMjerenje promjera udaljenog (astronomskog) objekta Alat: kutomjer i 2 ravnala sve do 17.st.- Galileo: supernove, komete; stare kamene strukture za promatranje Sunca Tycho Brahe, njegove podatke koristio je Kepler, pomoću njih kreirao zakone gibanja nebeskih tijela

6. Teleskopi • Optička astronomija • Radio astronomija • Infracrvena astronomija • Visoko energetska astronomija

7. Optički teleskopi - refraktori • refratktori, prvi teleskopi • 2 konvergentne leće: objektiv i okular (žarište okulara i objektiva praktički u istoj točki)

8. Optički teleskopi - reflektori • objektiv je parabolično zrcalo • povećanje je jednako omjeru1/0 • nema aberacije • reflektori se mogu koristiti za širi spektar svjetlosti od refraktora

9. Optički teleskopi - reflektori Liquid mirror telescope (LMT) - zemaljski i svemirski teleskopi • 1% cijene standardnog teleskopa • na Zemlji nedostatak-mora biti fiksno postavljen prema gore

10. Liquid mirror telescope (LMT)

11. nedostaci refraktora odnosno prednosti reflektora • difrakcija svjetlosti – stvara prsten oko točke koju promatramo • moć razlučivanja – limitirana je valnom duljinom svjetlosti • atmosfera zamućuje sliku ispod difrakcijskih limita • interferometri- simultano promatranje kroz dva ili više teleskopa

12. Detekcija • ranije detekcija okom i skiciranje na papir • svjetlo se ˝sprema˝ ponekad i satima detektori: • kemijski – film • elektronički – slično digitalnim kamerama

13. Kemijski detektori • do 1980- tih- fotografski film za snimanje • film apsorbira fotone • neefikasan proces – samo 4% fotona koji pogode film konstruiraju film

14. Elektronički detektori • digitalni fotoaparati • upadna svjetlost pogađa poluvodičku površinu- omogućuje elektronima da se gibaju površinom • površina podijeljena u tisuće piksela- broj elektrona je proporcionalan broju fotona- intenzitetu svjetlosti • uređaj priključen na kompjuter koji broji elektrone

15. CCD - Charge couple device • fotodetektori poredani po stupcima i osjetljivi na određene boje, (RGB) najviše na zelenu; procesor na osnovu algoritma izračunava ostale vrijednosti, plavu i crvenu

16. Astronomija X zraka (visokoenergentska) • Atmosfera nepropusna za X – zrake pa se teleskopi nalaze u Zemljinoj orbiti

17. Astronomija X zraka • X zrake emitiraju vrlo vrući plinovi (1-100 milijuna K) • X zračenje ima i zrači 100 000 puta više energije nego Sunce • neutronske zvijezde i crne rupe zrače X zračenje • do danas detektirano tisuće izvora • fotoni energija viših od 30 keV imaju doseg nekoliko metara u zraku, od 0,5 do 5 keV (najćešća količina energije nebeskih tijela) apsorbirana u 10 cm zraka Metode promatranja • sondirajuća raketa • baloni

18. Sateliti u Zemljinoj orbiti • detektira cijeli spektar X zraka- za razliku od balona • detekcija nije vremenski ograničena – za razliku od sondirajućih raketa • Detekcija CCD detektorom, kao u optičkim uređajima • Vidljiva svjetlost – 1 foton proizvede 1 elektron • X zrake- 1 foton proizvede 100-1000 elektrona • Chandra X - ray Observatory • Leti na 1/3 udaljenosti do Mjeseca • Najveći satelit lansiran suttlom • Vrlo glatka zrcala od iridija i zlata • Zrake upadaju pod velikim kutevima

19. Mars Pathfinder • 1996 -1997 (brzo, dobro, jeftino) – do 150 mil. dolara • Mars Rover – analiza Marsove atmosfere, klime, geologije, kamenja • robotska misija • supersonični padobran, rakete i veliki airbag • 16 500 slika Lander; 550 Rover; 15 kemijskih analiza • akcelerometar, magnetometar, meteorološki senzori

20. Nove misije • Spirit i Opportunity • bolja pokretljivost • otkrili ˝stari Mars˝- vlažan i nastanjiv

21. Buduće misije

22. Zaključak • vrlo široko područje istraživanja • porijeklo i nastanak Svemira • život u Svemiru • teraformiranje?

23. Kraj ( spontani pljesak )