JAR113 Stjörnufræði 1. hluti

1. JAR113Stjörnufræði 1. hluti Þorsteinn Barðason

2. Fyrstu stjörnuathuganir • Stjörnufræði er sú vísindagrein sem fæst við að rannsaka eðli og ástand alls í himingeimnum. • Menn tengdu stjörnur við hið yfirnáttúrlega, guðina sjálfa. • Með því að fylgjast með gangi himintungla var hægt að henda reiður á árstíðum • Vitað er að margar fornþjóðir svo sem Egiptar og Kínverjar fylgdust með og skráðu ýmsar upplýsingar um stjörnurnar.

3. Almagest • Fyrstu heilstæðu skrána um innbyrðis afstöðu stjarnanna var frá grískum stjörnufræðingi, Hipparkosi, sem var uppi á 2. öld fyrir Krist. • Ptólómeus sem var uppi um 120 e. Krist, bætti skrána til muna, en þekktust er Arabísk útgáfa hennar Almagest.

4. Stjörnumerkin • Forfeður okkar skiptu stjörnum himinsins upp í merki. Í nútíma stjörnufræði notar mörg merki frá Babíloníumönnum og Grikkjum. • Helsta viðmið okkar er gangur sólar um stjörnumerki Dýrahringsins, ásamt miðbaug og pól jarðar.

5. 88 stjörnumerki • Venja er að skipta stjörnuhimninum í 88 stjörnumerki, en helmingur þeirra hefur verið þekktur frá því 270 f.kr. • Frá Íslandi sjást 53 stjörnumerki. Sum þeirra hafa fengið Íslensk nöfn svo sem fjósakonurnar og fjósakarlarnir í Óríon.

6. Færsla jarðar • Stjörnumerkin færast dálítið til á himninum, vegna þess að jörðin snýst umhverfis sólina. Þessi færsla virkar þannig að hver stjarna kemur upp fjórum mínútum fyrr en kvöldið áður.

7. Dýrahringurinn

8. Stjörnumerkin • Sólin virðist færast eftir dýrahringnum, en í raun er það jörðin sem snýst umhverfis sólina sem breytir um afstöðu.

9. Reikistjörnur • Fornmenn tóku eftir að nokkrar stjörnur voru ekki fastar á himinhvelfingunni, heldur hreyfðust um himininn. Þetta voru þær reikistjörnur sem sjást frá jörðinni með berum augum, en héldu sig samt innan dýrahringsins. • Þetta voru: Merkúr, Venus, Mars, Júpíter og Saturn.

10. Heimsmynd Ptólemaíosar • Sú heimsmynd sem var viðurkennd allt fram á daga Galíleós, var að jörðin væri í miðju heimsins, og aðrar plánetur, sól og tungl snérust um hana. • Frávik frá brautinni voru skýrð með lykkjum á leið stjaranna.

11. Tímatöl, árstíðir • Menn hafa alltaf haft þörf fyrir að mæla tímann. • Sólahringur, sá tími sem tekur jörðina að snúast 1 hring um möndul sinn. • Tunglmánuður, sá tími sem tekur tunglið að fara einn hring umhverfis jörðina. • Ár, sá tími sem tekur jörðina að snúast einn hring umhverfis sólina.

12. Tímatöl • Tímatal Múhameðstrúarmanna er 12 tunglmánuðir, þannig að árstíðirnar færast til um nokkra daga hjá þeim. • Júlíanska tímatalið, sem Júlíus Cæsar kom á 46 f. Kr, var árið 365 dagar, en 4. hvert ár var árið 366 dagar. Þar sem þetta tímatal er ekki nægjanlega nákvæmt færðust árstíðirnar um brot úr degi smám saman.

13. Gregoríanska tímatalið • Gregoríanska tímatalið er það sem við notum í dag, innleitt árið 1582. • Eitt ár er 365 dagar, hlaupár 4. hvert ár, og þá er bætt við einum degi, nema á aldamótaárum, nema þau aldamótaár sem 400 gengur upp í (t.d. Árið 2000). • Var lögleitt á Íslandi árið 1700

14. Síríus • Mörg forn menningarsamfélög notuðu stjörnuna Sirius sem tímamæli. Þegar Síríus birtist við sjóneildahring byrjaði nýtt ár.

15. Pólstjarnan • Áður en menn þekktu virkni áttavita sigldu menn eftir stjörnunum. • Pólstjarnan sem er auðþekkt á stjörnuhimninum sem fastastjarna, rétt norðan við norðupóls himins var leiðarstjarna sjófara.

16. Kópernikus • Kópernikus var sannfærður um að sólmiðjukenningin væri rétt, og allar reikistjörnurnar að jörðinni meðtalinni snérust um sólina. • Hann fann líka út að brautir reikistjarnanna væru ekki nákvæmlega hringlaga, og hraði þeirra væri ekki jafnmikill á brautinni. • Hann skýrði árstíðirnar með möndulhalla jarðar.

17. Sjónaukar • Fram að aldamóunum 1600 voru stjörnuathuganir gerðar með berum augum. • Um aldamótin 1600 gerðu Hollenskir gleraugnasmiðir fyrsta sjónaukann. • Galíleo Galíleí (1564-1642) bjó til fyrsta sjónaukann sérhannaður til að skoða stjörnur.

18. Galíleó Galíleí • Galíleó fann lögmál til að skýra fallhreyfingu hluta. • Hann var einn af öflugustu fylgismönnum sólmiðjukenningarinar. • Hann fann bletti á sólinni, gíga á tunglinu og 4 af tunglum Júpíters. • Hann sá líka kvartelaskipti á Venus, lík og á tunglinu.

19. Galíleó frh. • Litlu munaði að Galíleó hefði verið brenndur á báli fyrir skoðanir sínar, en hann varð að afneita þeim til að bjarga lífi sínu. • Verk hans gjörbreyttu viðhorfi manna til stjörnuhiminsins, og stjörnukíkirar hans urðu grundvallartæki við stjörnuathuganir.

20. Jóhannes Kepler • Jóhannes Kepler (1571-1630) var Þýskur stjörnufræðingur, sem fékkst við að reikna út brautir reikistjarnanna. • Þrjú af grundvallarlögmálum stjarnfræði og eðlisfræði eru hluti af verkum hans.

21. Lögmál Keplers • 1. lögmál • Brautir reikistjarnanna eru á sporbaug með sólina í öðrum brennipunkti. • 2. lögmál • Tengilína sólar og reikistjörnu fer ævinlega yfir jafnstórann flöt á jafnlöngum tíma

22. Ísak Newton • Ísak Newton (1642-1727), var þekktastur fyrir þrjú hreyfilögmál. • Hann setti fram þyngdarlögmálið og þá krafta sem verka milli tveggja massa. • Þessi lögmál gilda að sjálfsögðu um krafa milli sólar, reikistjarna og tungla, og eru því grundvallarlögmál í útreikningum á hreyfingu þeirra.

23. Áhrif lofthjúpsins á stjörnuathuganir • Ljósgeisli sem ekki fellur hornrétt, brotnar vegna áhrifa frá lofthjúp jarðar á leið sinni til jarðar. • Aðeins lítið brot af rafsegulgeislun á bylgjulengdum eins og gamma, röntgen, ljós, útvarpsbylgjur komast til jarðar vegna síunar í lofthjúpinum. (ósonlagið, súrefni, köfnunarefni.....)

25. Litli Björn • Á norðurhveli jarðar er skær stjarna í stjörnumerkinu Litli björn. • Þetta er pólstjarnan, sem var leiðarstjarna ferðalanga fyrr á öldum, og er í norður frá jörð.

26. Norðurpóll himins • Pólstjarnan er við norðurpól himins. • Ef myndavél er bent að pólstjörnunni, og ljósopi hennar haldið opnu nokkrar klukkustundir, virðist “hvelið” snúast um ákveðinn ás. • Pólstjarnan er skærust.

27. Birtustig stjarna • Birtustig er mælikvarði á skærleika stjarna. • Því skærari sem stjarna er því lægra gildi er gefið. • Skærustu stjörnur fá birtustigið -1 eða minna • Stjarna með birtustig 6 er ekki sýnileg með berum augum.

28. Stjörnuathuganir nú á tímum • Geimför hafa farið til sólar, tunglsins, reikistjarna, halastjarna og smástirna. • Þau innihalda myndavélar og mælitæki sem senda upplýsingar til jarðar með útvarpsbylgjum • Útvarpsbylgjurnar eru síðan þýddar í tölvum yfir í myndir sem gefa upplýsingar um sólkerfið

29. Rannsóknir á sólkerfinuMerkúr • Maríner 10 • Þetta geimfar var sent á braut umhverfis sólu á árunum 1973 – 1975, og tók myndir af skýjahulu Venusar og 2700 af yfirborði merkúríusi.

30. Sólin • Ódysseifur • Var skotið á loft af geimskutlunni Discovery árið 1990. Til að komast á braut umhverfis sólina þurfti að senda hann sporbaug fyrst til Júpíter og síðan á retta braut um Sól. • Tók mikilvægar myndir af sólinni á árunum 1994 - 1995

31. Venus • Venusarkönnuður – Pioneer Venus • Fór á braut umhverfis Venus árið 1978, og hélst á braut umhverfis reikistjörnuna í 14 ár. • Tók myndir gegnum skýjahuluna með radar, og kortlagði yfirborð hennar.

32. Mars • Fyrsta geimfarið sem lenti á Mars var Mariner 4 in 1965. • Víkingur 1 og Víkingur 2 • Áætlun sem hófst árið 1975, og stendur ennþá yfir um að rannsaka og leita að lífi á Mars. En þá lenti Víkingur árið 1976 • Mars Pathfinder lendi á Mars 1997 . • Árið 2004 lenti síðan könnunarförin "Spirit" og "Opportunity" og hafa veið að senda ómetanlegar myndir þaðan um nokkurt skeið.

33. Júpíter • Galíleó geimfarinu var skotið á loft árið 1989. Ferðalagið tók 6 ár, en árið 1995 skaut það könnunarfari inn í andrúmsloft Júpíters. • Mjög nákvæmar myndir og ómetanleg þekking fékkst þarna.

34. Satúrnus • Cassini geimfarinu var skotið á loft árið 1997, og kemur til Satúrnusar árið 2004. • Það sendir ómetanlegar myndir til jarðarinnar, þegar það flýgur 60 hringi umhverfis plánetuna.

35. Úranus og Neptúnus • Voyager 2 (Ferðalangurinn 2) var skotið á loft árið 1977, og fór framhjá Úranusi árið 1986 og Neptúnusi árið 1989. Hann ásamt Voyager 1 senda enn upplýsingar til jarðarinnar frá endimörkum sólkerfisins.

36. Halastjörnur • Giotto geimfarið fór móts við Hally halastjörnuna arið 1986 og sendi myndir frá henni. • Smástyrnageimfarið NEAR fór á braut um smástirnið Eros árið 1999