Základy astronomie a astrofyziky

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 v_p= 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)