O obrotach ciał niebieskich

O obrotach ciał niebieskich
Bożena Czerny
Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika
Temat nie jest nowy…
Ruch ciał niebieskich
fascynował ludzi od
starożytności, ponieważ
wiązał się ze zjawiskiem dnia
i nocy oraz porami roku, co z
kolei reguluje rytm życia na
Ziemi.
Sfery niebieskie na miniaturze z rękopisu z
XIV w. Od dołu do góry: sfera Księżyca,
Merkurego, Wenus, Słońca, Marsa,
Jowisza, Saturna i gwiazd stałych
Tę sprawę uporządkował
Kopernik…
De revolutionibus orbium coelestium
Czyli
O obrotach ciał niebieskich
Mikołaj Kopernik, rok wydania 1543
Planety obiegają Słońce…
Ale u Kopernika sfera gwiazd stałych
nadal została.
Co nowego u Kopernika?
O czym ja będę mówić?
1. Co my teraz wiemy o obrotach
różnych ciał niebieskich?
2. Dlaczego obroty są takie
ważne?
1. Ruch obrotowy Ziemi
ZAPEWNIA NAM ISTNIENIE DNIA I NOCY
2. Ruch obiegowy Ziemi
Ziemia okrąża Słońce w ciągu 1 roku, z prędkością ok.. 30 km/s.
Gdyby nie ruch orbitalny, Ziemia spadłaby na Słońce – grawitacja!
Isaak Newton – powszechne prawo ciążenia. Na szczęście jest zasada
zachowania MOMENTU PĘDU.
2. Ruch obiegowy Ziemi
Tour de Pologne
Podobnie dzięki zachowaniu momentu pędu kolarze nie przewracają się…
2. Ruch obiegowy Ziemi
Oś Ziemi jest nachylona w stosunku do płaszczyzny orbity pod kątem 23
stopnie.
Dzięki temu mamy PORY ROKU.
3. Rotacja Słońca
Czy rotacja Słońca ma
jakiekolwiek znaczenie?
Rotację Słońca najłatwiej obserwować
śledząc położenie plam słonecznych.
Okres obrotu Słońca wokół swojej osi
to ok. 25 dni. Plamy te jako pierwszy
zaobserwował Galileusz.
3. Rotacja Słońca
Rotację Słońca ma wpływ na
powstawanie plam słonecznych oraz
wiatru słonecznego.
Cykl słoneczny ma pewien wpływ
na pogodę na Ziemi.
3. Rotacja Słońca
W
szczególności
aktywność
Słońca wydaje
się mieć
związek z
istotnymi
zmianami
klimatycznymi.
4. Rotacja Słońca i ruch orbitalny
planet - pochodzenie
Gwiazdy powstają w takich
obszarach jak mgławica w
Orionie, z obłoków gazu i
pyłu.
Orion – połączone zdjęcie z
satelitów HST i Spitzer
4. Rotacja Słońca i ruch orbitalny
planet - pochodzenie
4. Rotacja Słońca i ruch orbitalny
planet - pochodzenie
Zasada zachowania momentu
pędu.
Dokładnie w ten sposób
Słońce i planety uzyskały tak
silny efekt ‘wirowania’
5. Ruch obrotowy innych gwiazd
Gwiazdy zwane pulsarami, mają masę podobną do Słońca, promień ok.. 10
km, a rotują z predkością wiele obrotów na sekundę! W obserwacjach wygląda
to jak błyskanie.
5. Ruch obrotowy innych gwiazd
Pulsar działa
podobnie jak latarnia
morska – świeci
kierunkowo ze
względu na bardzo
silne pole
magnetyczne i szybka
rotację.
5. Ruch obrotowy innych gwiazd
Pulsar to pozostałość po
wybuchu gwiazdy
masywniejszej niż Słońce.
Mgławica Krab. Wybuch
(zjawisko supernowej) miał
miejsce w 1054 roku n.e. i
był obserwowany przez
Chińczyków.
6. Ruch orbitalny Słońca wokół
centrum Galaktyki
Galaktyki to ogromne
zbiorowiska gwiazd i
gazu. Gwiazdy znajdują
się wyłącznie w
galaktykach, pomiędzy
galaktykami jest tylko
rzadki ośrodek
międzygalaktyczny.
Przykłady galaktyk:
NGC4414
1672
NGC
6. Ruch orbitalny Słońca wokół
centrum Galaktyki
Odległość Słońca od centrum
Galaktyki – 26 tys. lat
świetlnych
Prędkość na orbicie – 220
km/s.
Okres obiegu – 240 mln lat.
Nasza Galaktyka – Droga Mleczna – widok z
zewnatrz okiem artysty
6. Ruch orbitalny Słońca wokół
centrum Galaktyki
Czy ruch ten ma
znaczenie praktyczne
dla życia na Ziemi?
6. Ruch orbitalny Słońca wokół
centrum Galaktyki
Przejście przez
ramiona
spiralne
oznacza zmianę
w natężęniu
promieniowania
kosmicznego, to
z kolei ma
wpływ na stan
atmosfery i
poziom
zachmurzenia
?
7. Rotacja galaktyk - pochodzenie
Galaktyki rosną
poprzez zderzenia
Galaktyka Antena
8. Rotacja galaktyk - implikacje
Nadmiernie szybka rotacja implikuje istnienie ciemnej materii
9. Ruch naszej Galaktyki
Nasza Galaktyka tez się porusza, ale nie
wiadmo, czy ten ruch ma element ruchu
orbitalnego.
Ruch względem galaktyki w Andromedzie (120 km/s, zbliżanie)
Ruch względem centrum gromady w Pannie (1300 km/s, oddalanie)
Ruch względem Wielkiego Atraktora (przyczyna oddalania od
gromady w Pannie ?)
Ruch względem mikrofalowego promieniowania tła (552 km/s, w
kierunku konstelacji Hydra)
9. Ruch naszej Galaktyki
Mikrofalowe promieniowanie tła to pozostałość po Wielkim Wybuchu i
granica naszych obserwacji przy pomocy światła.
Ruch Ziemi względem tła jest widoczny jako subtelna zmiana ‘barwy’ tego
promieniowania w zależności od kierunku, i łatwo go zmierzyć.
10. Moment pędu i grawitacja
Fascynujacy balans działania grawitacji i
zasady zachowania momentu pędu
prowadzi do obserwowanego bogactwa
struktury Wszechświata.