Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2012

1. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2012 Luennoitsijat: FT Thomas Hackman & FT Veli-Matti Pelkonen Luentoajat: To 14-16, periodit 3-4 Kotisivu: http://www.helsinki.fi/astro/opetus/kurssit/havaitseva HTTPK I, kevät 2012, luento 1

2. Mitä kurssilla opitaan? • Perustiedot optisen tähtitieteen havaintolaitteista ja –menetelmistä • kurssin pääpaino juuri tässä, astrofysikaalinen teoria muualla • Miten havaintoja tehdään • Miten havaintoja analysoidaan • Miten havaintoja käytetään tutkimustyössä • Kurssista voi olla iloa harrastajille, mutta se on tarkoitettu tuleville tähtitieteilijöille HTTPK I, kevät 2012, luento 1

3. Kurssin sisältö • 19.1. Infoa, johdantoa ja historiaa (TH) • 26.1. Ilmakehän vaikutus havaintoihin (TH) • 2.2. Datan käsittely (TH) • 9.2. Ilmaisimet ja kuvankäsittely (VMP) • 16.2. Optiikka (TH) • 23.2. Kaukoputket ja observatoriot (TH) • 1.3. ja 15.3. Fotometria (VMP) • 22.3. ja 29.3. Spektrometria (TH) • 12.4. Polarimetria (VPM) • 19.4. Astrometria (VMP) • 26.4. Uudet tekniikat (VMP) HTTPK I, kevät 2012, luento 1

4. Kurssin suoritus • 26 h luentoa, ei pakollista läsnäoloa • Tarvittavat esitiedot: Tähtitieteen perusteet • Kurssikirja Nilsson, Takalo & Piironen: Havaitseva tähtitiede, Ursa 2009 • Kirjaa myy mm. Ursan toimisto ja Kolmen Sepän kirjakauppa • Suositeltavaa oheislukemista: Howell, S.: Handbook of CCD Astronomy (2nd edition) • Luentokalvot, laskuharjoitukset yms. netissä: http://www.helsinki.fi/astro/opetus/kurssit/havaitseva • Havaintoilta Metsähovissa tai/ja Kumpulassa • Tentti toukokuussa HTTPK I, kevät 2012, luento 1

5. Laskuharjoitukset • 6 laskuharjoitusta • Vähintään 30% pitää laskea • Lisäpisteitä 1/10%, max 6 lisäpistettä • Avustava opettaja: Marjaana Lindborg • Laskuharjoitusten aika: N. joka toinen viikko heti luentojen jälkeen HTTPK I, kevät 2012, luento 1

6. 1. Johdanto • Havaitseva tähtitiede: • Gamma • Röntgen • UV • Optinen • Infrapuna • Radio Fotometria Polarimetria Spektrometria Kuvaaminen Astrometria ESO, Euroopan eteläinen observatorio ORM, La Palman observatorio HTTPK I, kevät 2012, luento 1

7. 1.1. Havaitsevan tähtitieteen historiaa • ”If you would understand anything, observe its beginning and its development.” -Aristoteles • Tähtitiede on ”legacy” -tiede, sillä on pitkä historia • Antiikki • Hipparkhos, Ptolemaios • ensimmäinen tähtikatalogi • Kirkkaudet ja sijainnit • Armillaaripallo, astrolabi? Hipparkhos Nikealainen Armillaaripallo HTTPK I, kevät 2012, luento 1

8. 1.1. Havaitsevan tähtitieteen historiaa • Keskiaika ja renessanssi, esioptinen tähtitiede • Kvadrantti, oktantti, sekstantti (1700 -luku), astrolabi • Mittalaitteita kulmien mittaamiseen • Tyko Brahe (1546-1601) • Johannes Hevelius (1611-1687) Heveliuksen kvadrantti Tyko Brahen Uraniborgin observatorio Hvenin saarella. HTTPK I, kevät 2012, luento 1

9. 1.1. Havaitsevan tähtitieteen historiaa • Refraktorit (linssikaukoputket) • 1600 -luvun alku, ensimmäiset kiikarit • Lippershey 1608 • Galilei 1609 • Akromaattinen linssi • Hall 1729 Galileo Galilein teleskooppi HTTPK I, kevät 2012, luento 1

10. 1.1. Havaitsevan tähtitieteen historiaa • Reflektorit (peilikaukoputket) • Gregory 1663 • Newton 1670 • Cassegrain 1672 • 1850 -luku • hopeapäällysteiset lasipeilit • Foucaultin peilin muodon-määritys menetelmä Gregoryn teleskooppi Newtonin teleskooppi HTTPK I, kevät 2012, luento 1

11. 1.1. Havaitsevan tähtitieteen historiaa • Astrometria • ensimmäinen kaukoputkeen liitetty lisälaite oli hiusristikko (1600- l. puoliväli) • tähtikartat • navigointi ja paikanmääritys yleisesti • ajanmääritys • ohikulku- ja meridiaanikoneet • valokuvauslevyiltä suhteellinen astrometria, nykyisin CCD The Carlsberg Meridian Telescope HTTPK I, kevät 2012, luento 1

12. 1.1. Havaitsevan tähtitieteen historiaa • Fotometria • kirkkauksien (ja niiden vaihteluiden) mittaamista • 1800 -luku • Steinheilin fotometri • Zöllner ja Zöllner-Pickering fotometrit • 1900 -luku • Stebbinsin seleeniin perustuva fotometri • fotokatodi • kuvanvahvistin • valomonistinputket • CCD kamerat (1969) korvanneet fotometrit useimmissa käyttötarkoituksissa Zöllnerin fotometri Valomonistinputki HTTPK I, kevät 2012, luento 1

13. 1.1. Havaitsevan tähtitieteen historiaa • Spektroskopia • Newton • Herschel havaitsi 1700 -l., että Auringon spektri on lämpimintä punaisessa valossa • 1802 Wollaston löysi Auringon spektristä viivoja • 1814 Fraunhofer löysi satoja viivoja sekä Auringon, että planeettojen ja Kuun spektreistä • 1850 -l. spektroskopian perusperiaatteet • Bunsen ja Kirchhoff • 1885 Balmer ymmärsi Auringon olevan suurelta osin vetyä • spektroskopia spektrien katselua, spektrometria mittaamista • jälkimmäistä varten valokuvia spektreistä, nyttemmin CCD -kuvia Prisma aallonpituus vs. vuo HTTPK I, kevät 2012, luento 1

14. 1.1. Havaitsevan tähtitieteen historiaa • Kuvaaminen • ensimmäinen kuukuva daguerrotypialla 1840, seuraavana vuonna Auringon spektri • kuivalevytekniikka teki valokuvauksesta tähtitieteelle hyödyllisen apuvälineen • 1874 Huggins, Vegan spektri • 1800 -l. lopulla Carte du Ciel • 1975 ensimmäinen tähtitieteellinen CCD -kuva Rapusumu, M1 HTTPK I, kevät 2012, luento 1

15. 1.1. Havaitsevan tähtitieteen historiaa HTTPK I, kevät 2012, luento 1

16. 1.2 Suomalainen optinen tähtitiede • Turun observatorio 1817 • HY:n observatorio 1834 • Carte du Ciel 1890-1937 • Tuorlan observatorio 1952 • Metsähovin observatorio 1971 • Nordic Optical Telescope 1988 • Suomi European Southern Observatory:n (ESO) jäseneksi 2004 HY:n observatorion meridiaanisali 1904 HTTPK I, kevät 2012, luento 1