Studijní materiály Český jazyk Fyzika Python Matematika IVT
EXTRA Kontakt

Základy astronomie a astrofyziky

Martin Hejpetr | 10.09.2023 | Fyzika

Sluneční soustava

  • Tvořena Sluncem, tělesy obíhající kolem něj a prostředím kde tento pohyb probíhá
  • Další tělesa: hvězdy, planety, planetky, měsíce, komety...
  • Vznik před 4,7 mld. let
  • Uspořádání sluneční soustavy bylo až do novověku chápáno jako geocentrické (Země je střed vesmíru), poté už jako heliocentrické
  • Slunce

  • Vzniklo asi před 4,6 mld let
  • Tvoří 99,86 % hmotnosti Sluneční soustavy
  • Jeho průměr je 1,41 mil. km.
  • Tvořeno plazmou (73 % H, 25 % He, 2 % ostatní prvky)
  • Uvnitř probíhají termojaderné reakce
  • Teplota na povrchu činí 6 000 °C, uvnitř 14-15 mil. °C
  • Vykonává pohyb kolem své osy (25–34 dní) a kolem středu galaxie (250 mil. let)
  • Obíhá ho 8 planet
  • Planety dělíme na kamenné (Merkur, Venuše, Země, Mars) a plynné (Jupiter, Saturn Uran, Neptun)
  • Kamenné planety

  • Menší velikost
  • Vyšší hustota
  • Podobné chemické složení: 30 % O, 30 % Fe, 15 % Si, 13 % Mg
  • Plynné planety

  • Mnohem větší
  • Menší hustota
  • Nemají pevný povrch
  • Tvořeny: H, He a malým množstvím dalších plynů
  • Kosmické rychlosti

    1. kosmická rychlost (kruhová)

  • Těleso krouží kolem středu Země
  • Rychlost klesá s rostoucí vzdáleností planet od Slunce
  • Na těleso působí zemská gravitace F g a dostředivá síla způsobující tento pohyb
  • Fg = Fd
  • Pro velmi malou výšku: v k = 7,9 km × s –1
  • Při větších rychlostech těleso přechází na pohyb kolem Země po elipse, a to až do dosažení rychlosti v p
  • 2. kosmická rychlost (parabolická)

  • = úniková rychlost
  • Při dosažení rychlosti vp= 11,2 km × s –1 se eliptická trajektorie mění na parabolickou a těleso se vzdaluje od Země pryč, ale zůstává v gravitačním poli Slunce
  • 3. kosmická rychlost

  • Při rychlosti vyšší než 16,7 km × s–1těleso opouští gravitační pole Slunce
  • Keplerovy zákony

  • Určují pohyby těles v gravitačním poli Slunce
  • 1. Keplerův zákon

  • Zákon oběžných drah
  • Planety obíhají kolem Slunce po elipsách málo odlišných od kružnic, v jejichž společném ohnisku je Slunce.“
  • 2. Keplerův zákon

  • Obsahy ploch opsaných průvodičem planety za jednotku času jsou konstantní.“
  • Průvodič = spojení planety a středu Slunce
  • Afélium – pozice, v němž má těleso největší vzdálenost od Slunce
  • Perihélium – pozice, v němž má těleso nejmenší vzdálenost od Slunce
  • V oblasti afélia se těleso pohybuje nejpomaleji a v místě perihélia nejrychleji
  • 3. Keplerův zákon

  • „Poměr druhých mocnin oběžných dob dvou planet se rovná poměru třetích mocnin hlavních poloos jejich trajektorií.“
  • Vznik a vývoj hvězd

  • Vlivem gravitačních sil se začne smršťovat obrovský oblak obsahující H, malé množství He a dalších prvků
  • Při smršťování se oblak silně zahřívá a vzniká protohvězda (která silně září)
  • Jádra H se spojují (syntenzují) + uvolnění E (světlo a teplo)
  • Časem se všechen H se přemění He (klesá tlak a teplota, hvězda se gravitací smršťuje) = hvězda hlavní posloupnosti
  • Slučují se jádra He (červený obr)
  • He se slučuje na C, C na Ne až do Fe (mezitím hvězda odhazuje vnější vrstvy prvků)
  • Fe se už slučovat nemůže
  • U lehkých hvězd (M < 8Ms)

  • Jádro zůstane samo sebou = bílý trpaslík
  • Přejde poté v hnědého a poté černého trpaslíka
  • U středně těžkých jader (8Ms < M < 20Ms)

  • Jádro zkolabuje na neutronovou hvězdu (velmi hustá)
  • U těžkých jader (M > 20Ms)

  • Jádro zkolabuje na černou díru (ze které je minimální úniková rychlost c)
  • Základní pojmy astrofyziky

  • Astrofyzika = obor fyziky zkoumající vesmír
  • Astronomická jednotka (au) = střední vzdálenost Země od Slunce = 150 · 10 6 km
  • Světelný rok (ly) = vzdálenost, kterou světlo urazí za 1 rok ve vakuu = 9,46 · 10 12 km
  • Parsek (pc) = vzdálenost, ze které bychom viděli úsečku o délce 1 au pod úhlem jedné obloukové vteřiny = 3.1 · 10 16 m
  • Hvězdná velikost (magnituda) (m) = veličina udávající jasnost objektu (světelného zdroje) na obloze
  • Zářivý výkon (L) = celková E, kterou hvězda vyzáří za 1 s (jednotka: watt)
  • Souhvězdí = zdánlivé útvary na obloze tvořené několika jasnými hvězdami (souhvězdí Raka, Velké medvědice, Malý a Velký vůz)
  • Galaxie = soubor hvězd spojené gravitací
  • Mléčná dráha (Galaxie) = galaxie, ve které se nachází Slunce a Sluneční soustava
  • Velký třesk = teorie, která předpokládá, že vesmír měl na počátku extrémně vysokou hustotu a teplotu a od té doby dochází k jeho neustálému rozpínání (před 14 mld let)