Stjörnufræði

1. Stjörnufræði Sögulegt yfirlit og þróun heimsmyndar – Frá miðöldum til nútímans

2. Heimsmynd miðalda • Heimsmynd miðalda var arfur frá Aristótelesi, Hipparkusi og Ptolemeusi eins og hún birtist í Almagest. • Jörðin var í miðju, Sólin, Tunglið og reikistjörnurnar á braut umhverfis.

3. Vandamál • Jarðarmiðjulíkanið átti erfitt með að skýra ýmsar hreyfingar stjarnanna. • Lykkjur á hreyfingum ytri reikistjarnanna var sérlega erfitt að skýra.

4. Plástrar • Reynt var að lagfæra líkanið með hjáhringjum en þeir dugðu aldrei alveg.

5. Nicolaus Copernicus (1473 – 1543) • Var fyrstur til að setja formlega fram sólmiðjukenningu. • Birtist fyrst í bókinni De revolutionibus orbium coelestium, sem kom út árið 1543. • Lítið lesið fyrstu árin og var lítið umtöluð.

6. Bakhreyfingin • Sólmiðjulíkanið gat með eðlilegum hætti skýrt bakhreyfingu ytri reikistjarnanna. • Ytri reikistjörnurnar virðast taka lykkju á leið sinni þegar Jörðin fer framúr þeim.

7. Venus og Merkúr • Líkan Copernicusar skýrir hvers vegna Merkúr og Venus eru kvöld- og morgunstjörnur. • Skýringin felst í því að þær eru nær Sólu en Jörðin.

8. Ptolemeus hafði reynt að skýra hvers vegna Venus var alltaf nærri Sólu með því að búa til aukahring sem braut Venusar en miðja hringsins var á línu sem var föst á milli Sólar og Jarðar.

10. Hringir eða ? • Copernicus áttaði sig á því að hringlaga brautir reikistjarnanna dugðu ekki til að skýra hreyfingar þeirra. • Bætti inn hjáhringjum líkt og Ptolemeus hafði gert til að auka nákvæmnina. • Var ekki mikið betra líkan en eldri líkön til að spá fyrir um hreyfingar reikistjarnanna. • Almennt tóku stjörnufræðingar það ekki upp.

11. Tyge Brahe (1546 – 1601) • Danskur aðalsmaður sem hóf snemma að stunda stjörnurannsóknir. • Aðhylltist alltaf Jarðarmiðjukenninguna. • Mikill ævintýra- og lífsnautnamaður. • Missti ungur hluta úr nefi í einvígi og bar eftir það gervinef úr kopar. • Nefnist á latínu Tycho Brahe

12. Hven • Með stuðningi danska konungsins gat Tyge reist tvær stjörnuathugunarstöðvar á einni Hven sem nefndust Uraniborg og Stjerneborg. • Innleiddi mjög nákvæmar aðferðir við stjörnuathuganir sem enn eru notaðar í dag.

13. Hliðrun (Parallax) • Tycho Brahe áttar sig á því að unnt er að nota hliðrun til að ákvarða fjarlægðir til nálægra stjarna. • Tekst ekki að mæla neitt slíkt og ályktar að það sé vegna þess að Jörðun hreyfist ekki. • Brahe mældist að ef engin afstöðubreyting sæist yrðu fastastjörnurnar að vera í meira en 200 faldri fjarlægð Satúrnusar • Í raun er hægt að mæla þessa hliðrun fyrir nálægar stjörnur en hún er of lítil til að unnt sé að gera það með berum augum. • .

14. Arfleifð • Tycho Brahe hafði með starfi sínu búið til langbesta gagnagrunn um hreyfingar reikistjarnanna sem nokkurn tímann hafði verið gerður. • Aðstoðamaður hans síðustu æviárin, Johannes Kepler, tók við þessum gögnum og vann með þau áfram.

15. Galileo Galilei (1564 – 1642) • Þróaði sjónauka og var með þeim fyrstu til að nota þá við stjörnuskoðun, 1610. • Sá meðal annars fasa Venusar, 4 stærstu tungl Júpiters, fjöll á Tunglinu, sólbletti og hringi Satúrnusar. • Auk þess sá hann Vetrar-brautina sem aragrúa stjarna. • Allt sem hann sá studdi sólmiðjukenninguna. • Lendir í deilum við kirkjuna.

16. Fasar Venusar Stærð Venusar og fasar passa við Sólmiðjukenninguna en alls ekki við líkan Ptolemeusar

17. Tungl Júpíters Skráningar Jesúítaprests frá um 1620 og mynd úr áhugamannasjónauka af Júpíter og tunglum þess.

18. Giordano Bruno (1548-1600) • Taldi alheiminn óendanlega stóran og að stjörnurnar væru fjarlægar sólir. • Ákafur fylgismaður sólmiðjukenningar. • Var brenndur á báli af kaþólsku kirkjunni fyrir villutrú.

19. Johannes Kepler (1571-1630) • Kepler var af virtum en efnalitlum ættum. • Lærði stærðfræði, stjörnufræði og stjörnuspeki. • Var aðstoðarmaður Tycho Brahe 1600 – 1601. • Notaði gagnasafnið til að þróa sólmiðjukenn-inguna og setti fram þrjú lögmál um hreyfingar reikistjarnanna.

20. Fyrsta lögmál Keplers • Brautir reikistjarnanna eru sporbaugar.

21. Sólnánd/Sólfirrð

22. Annað lögmál Keplers • Tengilína sólar og reikistjörnu fer ávallt yfir jafnstórt flatarmál á jafnlöngum tíma. • Afleiðing af þessu er að hnettir fara ávallt hraðar nærri sólu en hægar fjarri sólu. • Sérstaklega áberandi fyrir halastjörnur.

23. Annað lögmál Keplers

24. Þriðja lögmál Keplers • Tengir saman umferðartíma reikistjörnu og fjarlægð frá sól. T2 = a3 • T = umferðartíminn í árum. • a = meðalfjarlægð frá sólu í AU. • AU = Astronomical Unit = stjarnfræðieining • 1 AU = 149 598 000 km

25. Christiaan Huygens (1629-1695) • Huygens var fjölfræðingur sem fékkst við margt svo sem líkindafræði, aflfræði, bylgjufræði, ljósfræði, klukkusmíði, sprengihreyfla og stjörnufræði. • Uppgötvar að hringir Satúrnusar umlykja stjörnuna og sér stærsta tungl Saturnusar, Titan.

26. Isaac Newton (1643 – 1727) • Setur fram þrjú lögmál sem skilgreina krafta. • Notar lögmál Keplers og kraftalögmál sín til að setja fram þyngdarlögmálið. • Endaleg staðfesting á sólmiðjukenningunni.

27. Þyngdarlögmálið • Þyngdarlögmál Newtons segir að milli tveggja massa, m1 og m2, er ávallt aðdráttarkraftur sem minnkar með fjarlægðinni, r á milli þeirra. Kraftinn má reikna út skv. • Þar sem G = þyngdarfastinn = 6,67 · 10-11 Nm2/kg2.

28. Brautir himinhnatta • Newton sýndi að brautir himinhnatta eru ávallt keilusnið.

29. Fjarlægðin til stjarnanna • Huygens og Newton áætluðu hve langt yrði að fara með Sólina til þess að hún yrði jafn dauf og stjörnunnar. • Bæði Huygens og Newton komust það því að stjörnurnar væru svo langt frá okkur að engin afstöðubreyting kæmi fram þó svo Jörðin gengi um sólina.

30. Edmond Halley • Var enskur stjörnufræðingur, jarðeðlisfræðingur, stærðfræðingur, veðurfræðingur og eðlisfræðingur. • Þekktastur er hann fyrir að reikan braut halastjörnu sem er kennd við hann. • Bar saman stjörnukort Hipparkusar við stjörnukort samtíðar sinnar. • Halley sá að afstaða fastastjarnanna hafði breyst.

31. Sérstaðan hverfur • Thomas Wright (1711-1786) hélt því fram að sólkerfið væri örlítlil eining í vetrarbrautinni – kerfi aragrúa stjarna – sem liti út eins og hverfisteinn. • Immanuel Kant (1724-1804) benti á að stjörnuþokur litu út eins og hverfisteinar – ýmist séðir á hlið eða rönd – hann stakk upp áað þokurnar væru vetrarbrautir eins og okkar. • Engar sannanir voru fyrir þessu.

32. Úranus finnst • Frederick William Herschel fann Úranus fyrir tilviljun 1781. • Úranus er aðeins sjáanleg með sjónauka enda er braut hennar utar en braut Satúrnusar.

33. Afstöðubreyting mæld • Árið 1838 tókst Friedrich Bessel (1784-1846) og Thomas Henderson (1798-1844) að mæla afstöðubreytingu stjarnanna vegna hreyfingar Jarðar um Sólu. • Hornbreytingin var eins og breidd mannshárs í 15 m fjarlægð.

34. Neptúnus finnst • Árið 1846 reiknuðu Urbain Le Verrier (1811-1877) og John Adams (1819-1892) út frá truflun á braut Úranusar að reikistjarna var þar fyrir utan. • Þetta leiddi til uppgötvunar Neptúnusar af Johann Galle (1812-1910). • Þessi uppgötvun jók mjög tiltrú manna á fræði Newtons.

35. Erum við í miðjunni? • Jacobus Kapteyn (1851-1922) tók rétt eftir 1900 eftir að stjörnunum fækkaði jafnt út frá okkur í gagnstæðar áttir. • Þetta benti til þess að við værum í miðri vetrarbrautinni. • Menn voru vantrúaðir á það því það þýddi sérstöðu.

36. Aðrar vetrarbrautir • Wilhelm Baade (1893-1960) sá árið 1917 Andrómeduþokuna í mjög sterkum sjónauka. • Tókst að greina stjörnur og staðfesta að um vetrarbraut er að ræða (all nokkru eftir tilgátu Kants).

37. Fjarlægðir til vetrarbrauta • Hubble og Humason mældu árið 1929 að því fjarlægari sem vetrarbrautirnar eru þeim mun hraðar fjarlægjast þær okkur. • Þetta þýddi að alheimurinn er að þenjast út og enda-mörk hins sýnilega heims eru í tiltekinni fjarlægð frá okkur.

38. Geimryk • Árið 1930 sýndi Robert Trumpler (1886-1956) fram á tilvist geimryks sem byrgir sýn æ meir þegar horft er lengra frá okkur. • Skýrði “missýn” Kapteyns.

39. Engin sérstaða • Wilhelm Baade sá ekki, í enn sterkari sjónauka, vissar stjörnur í Andrómedu þrátt fyrir væntingar þar um. • Andrómeda var 2 sinnum lengra frá okkur en áður var talið og þar með 8 sinnum stærri en áður var talið – okkar vetrarbraut missti þar með sérstöðu.