saturn_vg2_big Astrofyzika X. Sluneční soustava Vladimír Štefl Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Základní souvislosti Pozorované zákonitosti 1. Všechny planety obíhají kolem Slunce ve stejném, přímém směru, přibližně ve stejné rovině procházející Sluncem 2. Trajektorie všech planet jsou eliptické, příliš se neliší od kruhových 3. Planety, vyjma Venuše a Uranu, rotují kolem vlastních os ve stejném směru v jakém obíhají kolem Slunce. Také Slunce rotuje kolem vlastní osy ve stejném směru. Fyzikální vlastnosti Velikosti těles – srovnávací metoda ss_pomery Číselný model Sluneční soustavy Základní charakteristiky planet Chemické složení druhotných atmosfér planet Závislost poloměr-hmotnost u velkých planet Dráhový moment hybnosti - Sluneční soustava solarsystem_02 ZZMHSl.png Moment setrvačnosti terestrických planet a Měsíce - způsob analýza nitra těles Keplerův problém Keplerův problém Stavba Slunce Slunce Frederick William Herschel (1739 - 1822) roku 1800 zkoumal infračervené záření Slunce herschel_med Fig5 Školní experiment sledování infračerveného záření Slunce setup min1 nevidet2 podle Dušek, J. Návod na pozorování.. Slunce v různých spektrálních oborech sun_xray sun_euv19 sun_white sun_halpha sun_radio sun_ir Rozložení zářivé energie ve spektru Slunce rádiové záření λ > 2 μm 6 % energie infračervené záření λ ( 0,780 - 2) μm 38 % energie viditelné záření λ (0,78 - 0,38) μm 49 % energie ultrafialové záření λ (0,38 - 0,10) μm 7 % energie rentgenové záření λ < 0,10 μm 0,01 % energie Zatmění Slunce – paprskovitá koróna II_26 Slunce Sluneční skvrny - vznik sunspotcomp_mdisoho_big SUN06 Jevy na Slunci - srovnání velikostí 436_4 436_5 436_6 436_7 Vznik některých spektrálních čar - Slunce Teplotní inverze v atmosféře Slunce přenos energie atmosféře Granulace povrchu Slunce Sluneční skvrna a granulace Sluneční skvrna a granulace Vývoj protuberance Sluneční cyklus •Skutečná rotace Země od západu k východu versus •virtuální realita - umělecký záměr ČT 1 a obsah článků na seznam.cz spineart MBB1da7c7_znelka_udalosti Země Rotace Země Rotace Země Z obrázku je patrné, že pro velikost poloměru R jednotlivých kružnic plyne z pravoúhlého trojúhelníku vztah V kterém městě Athénách, Paříži, Praze nebo Stockholmu se lidé ,,pohybují“ nejrychleji ?… Poloměr kružnice od osy otáčení, po které se lidé pohybují, závisí na zeměpisné šířce. Z atlasu můžeme získat údaje: Athény 37° 58´ s.z.š., Paříž 48° 52´ s.z.š, Praha 50° 05´ s.z š, Stockholm 59° 21´ s.z.š. R = Rz. cosα Rotace Země Z tabulky je patrné, že čím blíže jsme rovníku, tím větší je obvodová rychlost. Jednotlivé poloměry míst a k nim dané rychlosti zaznamenáme do tabulky: Z tabulky je patrné, že čím blíže jsme rovníku, tím větší je obvodová rychlost….vypouštění raket, kosmodrony Poloměry míst od osy otáčení a k nim příslušející rychlosti město Athény Paříž Praha Stockholm poloměr km 6031 5807 5779 5542 rychlost m/s 438 422 420 403 Newton_2 Isaac Newton, 1687 odstředivá síla ® Země musí být zploštělá Jean Richer, 1672 Kyvadlové hodiny jdou na rovníku o 2 ½ minuty pomaleji než v Paříži L g T=2p F F Tvar Země Charles de la Condamine 1735 Peru Pierre de Maupertuis 1736 Laponsko ® Země jako pomeranč Maupertuis Maupertuis Gian Domenico Cassini 1716 měří délku poledníku a konstatuje ® Země je protáhlá jako citrón Cassini Citrón nebo pomeranč ? ? ? Diskuse nad tvarem Země Efektivní teplota rovnovážného záření Země K Spektrum planet Skleníkový efekt sklenikovy_efekt c4 Skleníkový efekt na planetách c2add Komety – původ Komety Halleyova kometa Jádro Halleyovy komety, sonda Giotto 1986 gio_halley1_s 466_4 Giotto di Bondone 1267 -1337, pozorování 1301 snímek ze sondy Giotto Halleyova kometa, historie Halleyova kometa Halleyova kometa Halleyova kometa Halleyova kometa, jádro lspn_comet_halley1_181225-112239_ako.jpg Comet_Halley_s_nucleus_as_seen_by_Giotto_node_full_image.jpg Jak ve škole připravíme kometu? sáček PVC: suchý led, saze, písek, sliny Halleyova kometa, jádro Pohyb periodických komet po eliptické dráze Pohyb Halleyovy komety Halleyova kometa, dráha kolem Slunce Prstence Saturnu – rozdělení Prstence Saturnu Parametr vnějšího vzhledu atmosféry – relativní velikost atmosférických vírů Podstata prstenců Saturnu Štefl,V.: Nejkrásnější planeta sluneční soustavy Saturn v úlohách. MFI 23 (2014), č. 1, s. 27 - 40. Průlet prstenci Saturnu Určení hmotnosti Saturnu Parametr vnějšího vzhledu atmosféry – relativní velikost atmosférických vírů Slapy na Titanu Parametr vnějšího vzhledu atmosféry – relativní velikost atmosférických vírů Atmosféra Titanu shuc20 Atmosféra na Titanu Atmosféra na Titanu Atmosféra na Titanu Vzdalování Měsíce od Země Měsíc se vzdaluje 37 mm.rok-1, rychlostí - 1.10-9 m.s-1 zpomalování doby rotace Země za jednu otočku 4,4.10-8 s Apollo 14 EarthMoon Proč se Měsíc vzdaluje od Země Proč se Měsíc vzdaluje od Země Proč se Měsíc vzdaluje od Země Proč se Měsíc vzdaluje od Země Proč se Měsíc vzdaluje od Země Proč se Měsíc vzdaluje od Země ZZMHcelk dvě složky MHrot každého z těles MHdráh pohyb kolem barycentra Lc= LZrot + LMrot + LMdráh + LZdráh Měsíc, Země jsou částečně deformovatelná tělesa → vzájemné slapové účin přenášení momentu hybnosti Země → Měsíc Ksiezyc Vzdalování Měsíce od Zeměod Země soustava Země - Měsíc, platí ZZMHcelk LZrot + LMdrahpoč = LMdrahkon LZrot - 17 %, LMdrah - 82 % , počáteční stav: LZrotpoč = 6 . 1033 kg.m2.s-1 LMdrahpoč = 2,9 . 1034 kg.m2.s-1 při ωpoč = 2,7 . 10-6 rad.s-1 celkový počáteční moment hybnosti Lcpoč = 3,5 . 1034 kg.m2.s-1 LMdrahkon = 3,5 . 1034 kg.m2.s-1 III. Keplerův zákon apoč3 ωpoč2 = akon3 ωkon2 konečný stav: akon = 5,6 . 108 m, ωkon = 1,5 . 10-6 rad.s-1 doba oběhu Tkon = 48 dnů Zpomalování rotace Země slapy Zpomalování rotace Země přiložíme ruku na otáčející se glóbus. Cítíme, jak nás tření mezi rukou a glóbem urychluje a současně zpomaluje rotaci glóbusu. ,,Urychlení“ pohybu Měsíce vede k jeho zpomalení, poklesu kinetické a nárůstu gravitační potenciální energie -V.V. analogie: cvrknutí kuličky do kopce. Earthglobus.jpg Vzdalování Měsíce od Země Scan0006 stejná délka roku růst korálů, střední devon o 35 vrstev korálů více, tedy rok o 35 dnů delší → den kratší Zpomalování zemské rotace – historická zatmění za 100 roků by se hodiny jdoucí rovnoměrně předběhly oproti zemské rotaci o ∆t x 36525 = 29 s za 2000 roků rozdíl 3 h 15 m … 40 o zatmění Slunce 15. dubna 136 př.n.l. Vznik Měsíce Vznik Měsíce fga vznik Měsíce – tečná drážka planetesimály o rychlosti 12 km/s a hmotnosti 3/10 Mz se Zemí 7/10 Mz , uvolněná energie 1032 J, způsobila roztavení pláště Země, kolem které vznikl plynný obal, který chladnul, kondenzoval na zrníček prachu, vzdálil se na 15 000 km od Země, kde došlo ke slepování zrn prachu do Měsíce shodnost poměru izotopů kyslíku v horninách na Měsíci a Zemi Fáze Měsíce Kosmogonie Sluneční soustavy Kosmogonie Sluneční soustavy Kosmogonie Sluneční soustavy Kosmogonie Sluneční soustavy kosmogony.png Sluneční soustava Základní hvězdné charakteristiky a metody jejich určování Metody určování vzdáleností Povrchové teploty hvězd, Boltzmannova a Sahova rovnice, spektrální klasifikace hvězd Stavová interpretace H - R diagramu Stavba nitra hvězd hlavní posloupnosti, hydrostatická a zářivá rovnováha, základní rovnice stavby hvězd Zdroje energie hvězd. Vztah hmotnost - zářivý výkon, Russellův - Vogtův teorém Vývojová interpretace H - R diagramu Dvojhvězdy Bílí trpaslíci, neutronové hvězdy, černé díry Hvězdokupy a asociace Stavební struktura Galaxie. Hvězdné populace, jejich znaky. Rotace Galaxie. Oortovy konstanty Vnější galaxie, jejich klasifikace, aktivita. Kosmologické modely vesmíru Sluneční soustava, rozdělení planet, Země, Měsíc, kosmogonie Pozorování, atmosférická refrakce, roční období, obloha v ročních obdobích Teploty rovnovážného záření planet