Vladimír Štefl Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Astrofyzika I. cvičení Keplerovy zákony - Nová astronomie 1609 Zákon ploch 1602 Eliptický zákon 1605 Keplerovy zákony Keplerovy zákony - Nová Astronomie Keplerovy zákony - Harmonie světa Harmonický zákon 1618 Keplerovy zákony, jejich přijetí Nová astronomie 1609 původní historická formulace I. a II. zákona Harmonie světa 1618-1621 III. Keplerův zákon Rudolfinské tabulky 1627 tabulky planet a Měsíce přijetí zákonů nebylo jednoznačné, objevovaly se pokusy o jiný výklad pohybu planet, nejvýraznější postavou Ismaël Boulliau (1605-1694), nebyl uznáván především zákon ploch. Definitivní uznání až po vydání Principií Newtonem 1687. některé významné osobnosti K. zákony v 17. století ignorovali, např. Blaise Pascal (1623-1662), Francis Bacon (1561-1626), Galileo Galilei (1564-1642), René Descartes (1596-1650). Do roku 1630 přijali zákony Giovanni Magini (1555-1617), Thomas Harriot (1560-1621), Severin Longomontanus (1562-1647), David Fabricius (1564-1617), Willebrord Snell (1580-1626), Federigo Cesi (1585-1630), Jacob Bartsch (1600-1633), kritériem pravdivosti zákonů - předpovědi astronomických jevů, např. přechod Merkuru přes sluneční disk 7. listopadu 1631 pozorovaný Pierrem Gassendim (1592-1655). Určování hmotnosti Určování hmotností planet, Jupiteru, Marsu Původní historická metoda, viz Principie, určení relativní hmotnosti J, S Jak určujeme hmotnosti planet, které nemají měsíce? Později aplikováno na fyzické dvojhvězdy Určování hmotností hvězd Určování hmotností hvězd tzv. dynamická paralaxa Slapy na měsíci Io Jupiter-Eye-to-Io- časově proměnné slapy excentrická dráha Io - změna vzdálenosti od Jupitera - změna oběžné rychlosti, mění se natočení vzhledem k výdutím Io Interior_of_Io Jádro železo, síra ? r = 300 km 20 % hmotnosti měsíce natavený plášť silikátový obal ≈ 20 km Proměřování toku infračerveného záření → slapy produkují proměnný tepelný výkon, průměrně 9 .10 13 W, tepelný tok na povrchu 2 W.m-2 Io Povrch a atmosféra měsíce Io r. 1974: spektroskopie -v atmosféře zjištěn sodík, vápník, železo, mangan, emisní čáry sodíku dominantní, proč? Voyager 1 – existence šesti sopek na povrchu, který je geologicky nejmladším ve Sluneční soustavě, vysoké teploty v blízkosti sopek Časová proměnnost povrchu • Změny zjištěné od sondy Voyager do Galileo a při misi Galileo pillan_changes April 1997 Sept 1997 July 1999 400km Pele Pillan Snímky oblastí Pillan a Pele Tekoucí láva vyvržená ze sopky Prometheus mezi misemi Voyager and Galileo Infračervená astronomie - měsíc Io Io IoSO2 Atmosféra: SO2, SO, Na, K, O • • • Ze zjištěné výšky výstupu h určíme rychlost v vyvrhování materiálu sopky, poloměr Io je R =1 821 km, levý dolní roh odpovídá středu měsíce, typické hodnoty h ≈ 300 km, v ≈ 1 km.s-1 g m.s-2 Určení parametrů sopky Prometheus - úloha prometheus1 snímek sopky - Voyager 1, březen 1979, vzdálenost 20 000 km Ultrafialový snímek HST sopka Pele červenec 1996, WFPC2, F255W, exp. ≈ 10 minut HST výzkum sopky Pele Vyvrhování prachu při erupcích na Io IoPeleHST Phobos – detaily povrchu Mars Global Surveyor, 1988, ze vzdálenosti 1080 km, kráter Stickney – 10 km Určování hustoty Saturnu Určování hmotnosti Pluta a Charona •Na základě předběžných výpočtů, •objevil v únoru roku 1930 •Clyde William Tombaugh •(1906 – 1997) •na snímcích pořízených •na Lowellově observatoři ve •Flagstaffu v Arizoně nové •kosmické těleso sluneční soustavy •poblíž hvězdy δ Gem •První snímek vlevo je •z 23. 1. druhý z 29. 1.1930. •Šipka označuje kosmické těleso s hvězdnou velikostí 15 mag , jehož poloha se za 6 dnů vzhledem k hvězdám na pozadí změnila. Na fotografických deskách pořízených dalekohledem o průměru 33 cm byla původně zachycena hvězdná pole o velikostech pluto23_200 pluto29_200 tombaughhistor Objev Pluta • • •Šipka - těleso s hvězdnou •velikostí 15 mag, •dalekohled o průměru 33 cm, •hvězdné pole 13o x 13o. •Expozice přibližně hodinová, •na deskách objekty s hvězdnou •velikostí do 17 mag. •Oznámení o nalezení planety •provedl Vesto Melvin Slipher •(1875 – 1969) 13. března 1930, •v den výročí narození mecenáše •Percivala Lowella - 13.3.1855. •Shodou okolností téměř 150 roků •po objevu Uranu – 13. března 1781 •Williamem Herschelem (1732 - •1822). pluto_announcement Objev Pluta • • Zásadní objev pro upřesnění hmotnosti Pluta učinil v roce 1978 James Walter Christy (1938) na Námořní observatoři ve Flagstaffu, shodou okolností pouze 6 km od Lowellovy observatoře. Objevil měsíc Pluta Charon, jehož oběžná doba byla shodná s rotačními periodami jak Pluta, tak Charona, jde o stav oboustranné vázané rotace těles. • • • jwchristy charon charon2 Určování hmotnosti Pluta Pluto a jeho měsíce Pluto, měsíce.jpg Pluto-Color_TXT.jpg Pluto_Orbit.gif Úhlové rozlišení Pluto a astrologie Fyzická dvojhvězda Sirius A a B siriusb SiriusBinary_147x123 Fyzická dvojhvězda - jedna složka hnědý trpaslík heic0410a 2MASSWJ 0746425+2000321 r = 12,3 pc, a = 2,5 au T = 10,5 roku M1 = 0,085 MS M2 = 0,065 MS Určování hustoty Slunce