Gwiazda Betlejemska i płatki sniegu Fizyka na Swieta
advertisement
Świąteczny Gwiazda Betlejemska i płatki śniegu Fizyka na Święta Wydział Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Zielonogórskiego | WFiA UZ 1 / 35 Świąteczny Gwiazda Betlejemska – kiedy się pojawiła? Problemy z datą narodzenia Chrystusa wg. Mt 2,1-9: „Gdy zaś Jezus narodził się w Betlejem w Judei za panowania króla Heroda, oto Mędrcy ze Wschodu przybyli do Jerozolimy ... A oto gwiazda, którą ujrzeli na wschodzie, wskazywała im drogę, a doszedłszy do miejsca, gdzie było Dziecię, zatrzymała się.” wg. Łk 2,1-2: „1. W owym czasie wyszło rozporządzenie Cezara Augusta, żeby przeprowadzić spis ludności w całym państwie.2 Pierwszy ten spis odbył się, gdy wielkorządcą Syrii był Kwiryniusz” Herod zmarł w 4 roku p.n.e., Kwiryniusz przeprowadził spis na przełomie 6 i 7 r. n.e | WFiA UZ można przyjąć, że Chrystus urodził się pomiędzy 8 r. p.n.e., a 7 r. n.e. 2 / 35 Świąteczny Kim byli Mędrcy ze Wschodu? na wschód od Palestyny – Babilon. magowie – uczeni kapłani świątynni z Babilonu, obeznani z ruchami gwiazd, a szczególnie „gwiazd wędrownych” – planet. Uwaga. Ówczesna astronomia miała inne cele. Gwiazdy były bóstwami i demonami zarazem, a ich bieg obserwowano nie dlatego, aby odkryć prawa ruchu, ale aby móc przewidzieć ich wpływ na człowieka | WFiA UZ Kalendarz babiloński w piśmie klinowym za okres: 1-2 kwietnia 7 r.p.n.e – 19. kwietnia 6 r. p.n.e. [British Museum, Nr.Inw. 35429] 3 / 35 Świąteczny Kim byli Mędrcy ze Wschodu? Tłumaczenie zawartości tabliczki 30-ty dzień miesiąca Tisri = 1-go Arah’samna: Jowisz i Saturn w Rybach, Venus w Skorpionie, Merkury w Wadze, Mars w Strzelcu; 5-tego - Venus w Skorpionie zachód wieczorny; 6-tego wejście Marsa w Koziorożca; 13-tego Venus w Skorpionie, wschód poranny; 14-tego pełnia Księżyca; 15-tego wejście Merkurego w Skorpiona; 18-tego kosmiczny zachód Plejad; 20-tego Jowisz w Rybach - zachodnie stanowisko; 21-szego Saturn w Rybach - zachodnie stanowisko; 28-go wejście Księżyca w obszar słoneczny. | WFiA UZ 4 / 35 Świąteczny Kometa jako Gwiazda Betlejemska? Giotto di Bondone, właściwie Angiolo di Bondone, zdrobniale Angiolotto (ur. ok. 1266, zm. 8 stycznia 1337 we Florencji) malarz i architekt włoski, franciszkanin w roku 1301 zobaczył kometę i namalował ją na swoim fresku Pokłon trzech Króli Halley analizował zapiski o pojawianiu się tej komety i w 1705 przewidział jej kolejne pojawienie w 1758 r. Dziś nazywamy ją kometą Halleya. Kometa okresowa o okresie 76 lat kometa Halleya była widoczna na niebie w roku 12 p.n.e. | WFiA UZ 5 / 35 Świąteczny Orbity ciał niebieskich I Prawo Keplera Każda planeta Układu Słonecznego porusza się wokół Słońca po orbicie w kształcie elipsy, w której jednym z ognisk jest Słońce Orbita Ziemi jest prawie kołowa. | WFiA UZ 6 / 35 Świąteczny Rodzaje orbit Orbity ciał poruszających się pod wpływem grawitacji ciała centralnego są stożkowymi, których ogniska znajdują się w ciele centralnym. Planety układów planetarnych poruszają się po elipsach Komety okresowe poruszają się po bardzo wydłużonych orbitach eliptycznych Komety nieokresowe poruszają się po torach parabolicznych lub hiperbolicznych, są obserwowane tylko raz i potem opuszczają układ planetarny na zawsze. | WFiA UZ Orbita komety Kohoutka oraz Ziemi 7 / 35 Świąteczny Co to są komety? małe ciała niebieskie, które na krótko wpadają do układu planetarnego (np. Układu Słonecznego) składają się z jądra (odłamki skalne sklejone lodem wodnym, zestalonym CO2 ) oraz warkocza kometarnego promieniowanie gwiazdy centralnej (np. Słońca) ogrzewa kometę i powoduje, że wokół niej powstaje gazowa otoczka. Kometa ma w istocie dwa warkocze: gazowy i pyłowy. | WFiA UZ Rzeczywiste zdjęcie komety 67P/ChuryumovGerasimenko zrobione przez ladownik Philae 8 / 35 Świąteczny Co to są komety? przyjmuje się, że komety okresowe pochodzą z pasa Kuipera (obszar za orbitą Neptuna) a niekresowe z obłoku Oorta (symetryczny obłok, tysiąckrotnie bardziej oddalony niż pas Kuipera). W obu tych obszarach znajduje się materia złożona z pyłu i drobnych okruchów skał, pochodząca z okresu powstawania Układu Słonecznego. | WFiA UZ 9 / 35 Świąteczny Kometa z 5 roku p.n.e – badania Colin Humpreys W 5 roku p.n.e. obserwowano przez ok. 70 dni jakąś jasną kometę w gwiazdozbiorze Koziorożca, nisko nad wschodnim horyzontem greckie określenie tłumaczone zwykle jako „na wschodzie”, można również tłumaczyć jako „o wschodzie” czyli pojawienie się obiektu na niebie na krótko przed wschodem Słońca. Mędrcy podróżując z Jerozolimy do Betlejem, widzieli gwiazdę nieco inaczej tj. przed sobą i szli za nią w kierunku południowym. Jeśli Mędrcy przybyli z Mezopotamii, można ustalić, że przemieszczenie ze wschodu na południe nastąpiło w ciągu 1–2 miesięcy. przesunięcia się gwiazdy na niebie ze wschodu na południe, czyli o 90◦ w ciągu 1–2 miesięcy daje typową prędkością przesuwania się komet względem gwiazd: ok. 1 − 2◦ na dzień komety opisywano jako obiekty wiszące lub stojące nad miejscem, np. Dion Kasjusz w „Historii Rzymu” opisuje pojawienie się komety Halleya w 12 r. p.n.e. „gwiazda, zwana kometą, stała przez kilka dni nad Miastem” (Rzymem) | WFiA UZ 10 / 35 Świąteczny Kometa z 5 roku p.n.e – badania Colin Humpreys Łukasz podaje w swojej Ewangelii, że w okolicy Betlejem przebywali w polu pasterze i trzymali straż nocną nad swoją trzodą (Łk 2,8). w dwóch okresach pasterze przebywali ze swoimi stadami przez całą dobę, a mianowicie na przełomie marca i kwietnia, gdy następował wiosenny sezon rodzenia się jagniąt, i w połowie października, gdy stada były zbierane z pól kometa pojawiła się w marcu i była widoczna przez 70 dni spisy w starożytności trwały przez dłuższy czas i nie było konieczności stawienia się do spisu na dany dzień czy nawet tydzień można postawić hipotezę, że Jezus narodził się na kilka dni przed lub po święcie Paschy, które w 5 roku p.n.e. wypadało w kalendarzu juliańskim na 20 kwietnia. | WFiA UZ 11 / 35 Świąteczny Wielka koniunkcja? Hipoteza Keplera w grudniu 1603 r. Kepler obserwował koniunkcję dwóch planet: Jowisza i Saturna w gwiazdozbiorze Wężownika a w 1604 r. dołączył do nich Mars – Wielka Koniunkcja koniunkcja – ustawienie ciał niebieskich i obserwatora wzdłuż jednej linii Kepler uznał, że to właśnie tak zwana „wielka koniunkcja” była Gwiazdą Betlejemską. Koniunkcje tych planet zdarzają się co około 800 lat Kepler obliczył, że miała ona miejsce w 6 roku p.n.e. W 7 r. p.n.e. nastąpiła koniunkcja Saturna i Jowisza. W początku następnego roku dołączył do nich Mars, dopełniając w ten sposób wielką koniunkcję. Na zdjęciu koniunkcja Merkurego i Wenus powyżej Księżyca | WFiA UZ 12 / 35 Świąteczny Wielka koniunkcja? Konradin Ferrari d’Ochieppo współczesne obliczenia pokazały, że koniunkcja Jowisza i Saturna nastąpiła w ciągu 7 r. p.n.e. aż trzy razy: po raz pierwszy zdarzyło się to 27 maja, po raz drugi 15 września, a trzeci raz 1 grudnia. potrójne spotkanie Jupitera z Saturnem było absolutnie rzadkim i o wyjątkowo dużym znaczeniu wydarzeniem Jowisz – najwyższe bóstwo Babilonu, spotyka Saturna, kosmicznego przedstawiciela narodu żydowskiego, i to akurat w znaku „ryb”, będącym symbolem Palestyny potwierdzenie w zapiskach babilońskich | WFiA UZ 13 / 35 Świąteczny Światło zodiakalne specyficzny dla południowej szerokości geograficznej efekt rodzaj poświaty w kształcie stożka skutek oddziaływania zewnętrznej korony Słońca z materią międzyplanetarną w obrębie ekliptyki | WFiA UZ 14 / 35 Świąteczny Wybuch Supernowej? Supernowa to niewyobrażalna eksplozja starej gwiazdy Wybuch daje tak dużo energii, że supernowe widać nawet w dzień. Jasność gwiazdy wzrosnąć może wtedy od 10 100 milionów razy. 8 października 1604 roku Kepler zaobserwował w Drodze Mlecznej wybuch gwiazdy supernowej Supernova 1604, nazywana też Kepler’s Z obliczeń, obserwacji i starych chińskich Supernova, Kepler’s Nova lub Kepler’s Star kronik wynika, że wybuch supernowej nastąpił w środku piątego roku przed naszą erą. Niedługo potem nastąpił wybuch innej supernowej pod koniec lutego 4 r. p.n.e. | WFiA UZ 15 / 35 Świąteczny Wybuch Supernowej? Supernowa w Mgławicy Tarantula w Wielkim Obłoku Magellana | WFiA UZ 16 / 35 Świąteczny Kepler i płatki śniegu W 1611 roku Johannes Kepler opublikował swoje dzieło: „Noworoczny podarek albo o sześcioramiennych płatkach śniegu” zaobserwował podobieństwo płatków śniegu do plastrów miodu i ziaren w owocach granatu ale tej prawidłowości wyjaśnić nie był w stanie go wyjaśnić | WFiA UZ 17 / 35 Świąteczny R. Kartezjusz i płatki śniegu 1635 René Descartes – filozof i matematyk podał racjonalny opis morfologii kryształków śniegu Jego notatki zawieraja zarówno opis igieł, jak i platków 12-bocznych | WFiA UZ 18 / 35 Świąteczny R. Hook i płatki śniegu W 1665 roku Robert Hooke opublikował tom „Micrographia” item zawierał szkice tego, co oglądał pod mikroskopem. przedstawił również szkice płatków śniegu | WFiA UZ 19 / 35 Świąteczny Fotograf śniegu Wilson A. Bentley (1865-1931), amerykański farmer autor ok. 5000 mikrofotografii śnieżnych płatków 2000 z tychże zdjęć znalazło się w jego słynnej książce „Snow crystals” , opublikowanej w 1931 roku i wznawiane aż po dziś dzień. zyskał przydomek: „The Snowflake Man” | WFiA UZ 20 / 35 Świąteczny Fotograf śniegu II Ukichiro Nakaya, japoński fizyk jądrowy jako pierwszy przeprowadził systematyczne badania śnieżnych kryształków, które wniosły bardzo wiele w rozumienie jak one powstają zajmował się wszelkimi formami kryształów – nie tylko symetrycznymi największy sukces – otrzymanie płatków śniegu w zupełnie sztucznych warunkach | WFiA UZ 21 / 35 Świąteczny Klasyfikacja płatków Międzynarodowa Komisja Śniegu i Lodu (ICSI) w 1951 zaproponowała podział na siedem głównych grup kryształów: płytki, gwiazdki, słupki, igły, przestrzenne kryształy dendrytyczne, zamknięte kolumny, i formy nieregularne oraz wytrącenia śnieżne: grudki lodowe, grad, graupel wg Nakaya– podział na siedem głównych grup, które dalej dzielą się na 41 poszczególnych typów morfologicznych wg Mogono i Lee – rozszerzeni tabeli Nakaya. Opublikowana w 1966 roku, obejmuje 80 odrębnych typów morfologicznych | WFiA UZ 22 / 35 Świąteczny Diagram fazowy wody | WFiA UZ 23 / 35 Świąteczny Powstawanie płatków śnieg powstaje w chmurach gdy temperatura w chmurze jest bliska punktu zamarzania lub niższa, a chmura jest przepełniona wilgocią, zaczynają formować się śnieżne kryształy często formują się one na cząstkach pyłów gdy para wodna osiada na nich, częściowo nadtopione kryształki lodu łatwo łączą się ze sobą w większe płatki gdy T > − 5◦ C różnorodność śnieżnych płatków związana jest z różną zawartością wilgoci w chmurach i panującą temperatura podczas ich formowania | WFiA UZ 24 / 35 Świąteczny Powstawanie płatków kryształek lodu kropelka wody powstawanie małego zarodka kryształka parowanie kropelek wody kondensowanie cząsteczek wody na małych zarodkach przyklejanie się małych kryształków lodu do spadających dużych kryształków | WFiA UZ temperatura -15 C o 25 / 35 Świąteczny Powstawanie płatków kryształek lodu kropelka wody kropelka kropelka kropelka wody kropelka wody kropelka parowanie kropelka przymrażanie Film. Jak narasta kryształek lodu | WFiA UZ 26 / 35 Świąteczny Cząsteczka wody | WFiA UZ 27 / 35 Świąteczny Struktura lodu | WFiA UZ 28 / 35 Świąteczny Sześcienna struktura płatka heksagonalne graniastosłupy w strukturze lodu W graniastosłupie wyróżniamy Dwie sześciokątne ściany podstawy Sześć prostokątnych bocznych ścian słupkowych Graniastosłup w zależności od długości ścian kryształu wzdłuż poszczególnych osi może być typu płytkowego kolumnowego | WFiA UZ 29 / 35 Świąteczny Różne kształty ze sześcianu | WFiA UZ 30 / 35 Świąteczny Diagram Nakaya | WFiA UZ 31 / 35 Świąteczny Płatki śniegu pod mikroskopem elektronowym http://globalne.cba.pl/forum/viewtopic.php?t=1258&sid =7a9e1bf90f802abc909dd608e642d7fb | WFiA UZ 32 / 35 Świąteczny Dlaczego śnieg jest biały a lód niebieskawy? | WFiA UZ 33 / 35 Świąteczny Ścieżki Kopernika http://sciezkikopernika.pl/ program Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego projekt „System wizualizacji orbit sztucznych satelitów Ziemi oraz trajektorii sond kosmicznych w Układzie Słonecznym” projekt realizowany przez „Lubuskie konsorcjum wirtualnej eksploracji Układu Słonecznego”, w skład którego wchodzą Uniwersytet Zielonogórski i Polskie Towarzystwo Miłośników Astronomii w Zielonej Górze, strona http://astro.ia.uz.zgora.pl/~scikop/ główny wynik: program komputerowy warsztaty z programowania cykle wykładów popularyzujących zagadnienia dynamiki ciał niebieskich naturalnych i sztucznych | WFiA UZ 34 / 35 Świąteczny Dla zainteresowanych Kepler przyjechał do Żagania, aby zarobić, Gazeta Lubuska, J. Donatowicz, Gwiazda Betlejemska, Portal Orion Czy Betlejemska gwiazda była kometą?. Portal UWr Wyprawy do komet. W kręgu fizyki LO Turek SnowCrystals.com Zjawiska atmosferyczne. W kręgu fizyki LO Turek Świat lodu i wody. Szkoła pod biegunem A. Kropidłowska, Woda. Cz.2, Prezentacja Krótka historia badań nad kryształkami śniegu (ru) My technique for snowflakes shooting (ang). O fotografowaniu płatków śniegu S. Arabas, Naziemna produkcja sztucznego śniegu Y. Furukawa and J.S. Wettlaufer, Snow and ice crystals, Physics Today, December 2007, 70–71 K.G. Libbrecht, The physics of snow crystals, Rep. Prog. Phys. Physics Today, December 2007, 70–71 68 (2005) 855–895 | WFiA UZ 35 / 35
