Astronoomia konspekt 12. klassile (0)

Astronoomia aine

• astronoomia on teadus, mis uurib taevakehade ja nende süsteemide ehitust, liikumist ja arengut
  
• (kreeka keelest astron – täht ja nomos – seadus)
  
• astronoomia on üks vanimaid teadusi, tähtsamad etapid:
  
• maa on tasapinnaline
  
• Platon (427-348 e.Kr.) – maa on kerakujuline ja ümber selle on planeetide sfäär ja kinnistähtede sfäär
  
• Klaudios Ptolemaios (Kreeka, 83-161) – geotsentriline maailmasüsteem
  
• Mikolaj Kopernik (Poola, 1473 -1543) – heliotsentriline maailmasüsteem
  
• Giordano Bruno – 1583.a, tähed on päikesed ja maailmaruum on lõpmatu
  
• Johann Kepler (Saksa, 1571-1630) – planeetide liikumisseadused
  
• 1922.a. vene matemaatik A.Friedmann – universum ei saa olla tasakaalus
  
• astronoomiat võib liigendada mitmeti:
  
• meetodi järgi (astromeetria, taevamehaanika, astrofüüsika)
  
• objekti järgi ( planetoloogia , tähtede füüsika, galaktikate füüsika, kosmoloogia)
  

Uurimisvahendid ja – meetodid

• teaduses kasutatakse kahte uurimisviisi – vaatlus ja katse, astronoomias põhiliselt vaatlus
  
• uurimisasutus on observatoorium (ld.k. observe ~ vaatlema)
  
• astronoomilistel vaatlustel on mõned iseärasused:
  
• vaatlus on passiivne
  
• vaatlus toimub Maalt, mis ise liigub üsna keeruliselt
  
• taevakehde suur kaugus:
  
• taevakehad , mis Maalt vaadatuna paistavad teineteise lähedal, ei pruugi seda tegelikult olla
  
• taevakehadelt saabuv kiirgus pärineb erinevatest aegadest
  
• põhiliseks vaatlusvahendiks on teleskoop (põhiosad objektiiv ja okulaar )
  
• teleskoope on ka kahte tüüpi:
  
• refraktor – objektiiviks on lääts
  
• reflektor – objektiiviks on nõguspeegel
  
• (on ka ühendatud süsteemiga (nn. meniskteleskoop))
  

• raadiokiirgust püüavad raadioteleskoobid
  
• uurimismeetodid :
  
• otsene mõõtmine ja keemilised analüüsid (lähemad taevakehad)
  
• fotograafia (väga täpsed fotod ja nende võrdlemine)
  
• kõige tähtsam meetod on spektraalanalüüs:
  
• saab määrata taevakehadekeemilist koostist
  
• saab määrata taevakehade kiirust (maasuunalist komponenti)
  
• Doppleri efekt  = o (1+ v/c)
  
• Kui taevakeha eemaldub Maast, siis nihkuvad spektrijooned spektri punase otsa poole ( lainepikkus suureneb)
  
• astronoomias kasutatavad pikkusühikud:
  
• astronoomiline ühik (a.ü.)(u.a.) 1a.ü. = 150 milj. km
  
• valgusaasta (va või ly)
  
• parsek (pc) – kaugus, millelt vaadatuna 1aü paistab 1” suuruse nurga all, 1 pc = 3,26 va.
  

• taevasfääriks nim. kujuteldavat pinda, millel tähed tunduvad asuvat
  
• neid punkte, kus maakera pöörlemistelg lõikub taevasfääriga, nim. maailmapoolusteks (maailma põhja – ja lõunapoolus)
  
• taevaekvaator on maakera ekvaatori tasapinna lõikejoon taevasfääriga
  
• taevaekvaator jagab ka taevasfääri kaheks poolkeraks
  
• tähtkuju on mingi kindlalt piiritletud ala taevasfääril
  
• kogu taevasfäär on jagatud 88-ks tähtkujuks
  
• palja silmaga on taevas näha umbes 6000 tähte
  
• (kataloogides on mitu miljonit)
  
• ööpäeva jooksul teevad kõik tähed ühe täisringi ümber maailmapooluste
  
• see on Maa pöörlemise peegeldus
  
• maailma põhjapooluse lähedal asub hele täht – Põhjanael
  
• (joonis) kõigil tähtedel on ülemine ja alumine kulminatsioon ( selgitus )
  
• põhjataevas tiirlevad tähed ümber Põhjanaela (ka päike liigub nii)
  
• päikese asend teiste tähtede suhtes muutub pidevalt, see on tingitud Maa tiirlemisest ümber päikese
  
• aasta jooksul teeb päike teiste tähtede taustal ühe täisringi
  
• seda joont, mida mööda päike liigub taevasfääril, nim. ekliptikakas
  
• ekliptika läbib 12 tähtkuju, neid nim. sodiaagi tähtkujudeks
  
• (jäär, sõnn, kaksikud, vähk, lõvi, neitsi, kaalud, skorpion , ambur, kaljukits , veevalaja, kalad )
  
• kuna maakera pöörlemistelg ei ole orbiidi tasapinnaga risti, siis muutuvad aasta jooksul ka päikese alumise ja ülemise kulminatsiooni kõrgused (23,5o)
  
• päikese ülemist ja alumist kulminatsiooni nim. tõeliseks keskpäevaks ja tõeliseks keskööks
  
• tähtede näiv liikumine sõltub vaatleja asukohast Maal (näiteid )
  

• ajaarvestuse aluseks on kaks liikumist
  
• maa pöörlemine ja tiirlemine ümber päikese
  
• ööpäev on aeg, mille jooksul maa teeb ühe täispöörde
  
• maapealt vaadatuna tähendab see aega kahe järjestikuse päikese kulminatsiooni vahel
  
• (selgitus sideerilise 23h56m ja sünoodilise 24h perioodi kohta)
  
• aasta on aeg, mille jooksul maa teeb ühe tiiru ümber päikese
  
• aasta pikkus on 365p 5h 48m 46s
  
• (iga neljas aasta on liigaasta, sajandivahetus ei ole liigaasta, kui täissajad ei jagu neljaga)
  
• geograafiline asend maal on määratud kahe koordinaadiga – pikkuskraad ja laiuskraad
  
• ( geogr . pikkust arvestatakse 0-180o ip ja 0-180o lp, geograafilist laiust aga 0-90o pl ja 0-90o ll)
  
• laiuskraad on võrdne maailmapooluse kõrgusega horisondist (mõõtmine)
  
• tõeline keskpäev saabub igal meridiaanil erineval ajal
  
• maa on jaotatud 24 ajavööndiks, vööndite ajad erinevad täisarvu tundide võrra
  
• pikkuskraadi saab määrata, kui on teada mingi kindla vööndi aeg
  

• liikumisseadused pani esmakordselt kirja Kepler
  
• liikumisseadusi on kolm:
  
• planeetide trajektoorid on ellipsid, mille ühes fookuses on päike
  
• ellips on joon, mille iga punkti kauguste summa kahest etteantud punktist on jääv suurus
  
• neid etteantud punkte nim. ellipsi fookusteks
  
• lähim punkt päikesele – periheel , kaugeim – afeel ,
  
• suur pooltelg a ja väike pooltelg b (pikk ja lühike) , keskpunkt (teha joonis)
  
• ellipsi kuju iseloomusteb tema ekstsentrilisus e
  
• e = keskpunkt- fookus /suur pooltelg (ringjoonel e=0)
  
• maa orbiidi e=0,017
  
• ( orbiit võib olla ka lahtine , parabool või hüperbool)
  
• (kosmilised kiirused 7,9 km/s ja 11.2 km/s)
  
• planeedi raadiusvektor katab võrdsetes ajavahemikes võrdsed pindalad
  
• mida lähemal on planeet päikesele, seda suurem on tema kiirus
  
• planeetide tiirlemisperioodide ruudud suhtuvad nagu nende orbiitide suurte pooltelgede kuubid: T12/T22 = a13/a23 ,
  
• see seadus võimaldab leida planeetide kaugused päikesest ühikutes aü
  
• Newton tuletas lähtudes grav. seadusest valemi täpse kuju (vana õp. 34)
  
• see võimaldab määrata ka taevakehade massi
  

• päikesesüsteemi kuuluvad järgmised kehad:
  
• üks täht – Päike
  
• planeedid – neid on 9 ja alates Päikesest on nad : Merkuur, Veenus , Maa, Marss, Jupiter, Saturn , Uraan, Neptuun ja Pluuto
  
• asteroidid e. pisiplaneedid – tiirlevad ümber päikese ja neid on mõnituhat
  
• komeedid e. sabatähed – tiirlevad suure ekstsentrilisusega orbiitidel
  
• planeetide kaaslased – tiirlevad ümber planeedi ja koos planeediga ümber päikese
  
• palju igasugust peenemat “prahti” - meteoorid
  
• tehiskaaslased
  
• päike on süsteemi keskne keha ja tema mass on 750 x suurem planeetide kogumassist
  
• planeete liigitatakse kahel viisil
  
• 1) vaadeldavuse järgi ( siseplaneedid ja välisplaneedid )
  
• siseplaneete (Merkuur ja Veenus) saab vaadelda siis, kui nad on maksimaalselt eemaldunud päikesest (Merkuur 28o ja veenus 47o )
  
• 2) planeetide sarnasuse järgi ( maa – tüüpi planeedid ja hiidplaneedid )
  
• tähtsamad erinevused:
  
• Maa-rühma planeedid: hiidplaneedid:
  
• väike mass ja väikesed mõõtmed suur mass ja suured mõõtmed
  
• suur tihedus väike tihedus
  
• pöörlevad aeglaselt pöörlevad kiiresti
  
• lapikus on väike lapikus on suur
  
• ( Maa polaarne läbimõõt on 43 km väiksem kui ekvatoriaalne )
  
• hõre atmosfäär (va. Veenus) ulatuslik, tihe atmosfäär
  
• vähe kaaslasi palju kaaslasi
  
• ( vaata päikesesüsteemi tabelit )
  
• asteroidid tiirlevad ümber Päikese nagu planeedid, aga nad on palju väiksemad ja enamasti korrapäratu kujuga
  
• paljude asteroidide orbiidid asuvad Marsi ja Jupiteri orbiitide vahel
  
• arvatakse, et kunagi oli seal planeet ( Phaeton ), mis lagunes tükkideks
  
• ka Pluutost kaugemal on avastatud hulk asteroide
  
• komeet on väike taevakeha (läbimõõt mõni kilomeeter )
  
• koosneb tolmust, jääst, kivikestest, külmunud gaasidest
  
• komeetide orbiidid on väga ekstsentrilised (on teada mõnikümmend perioodilist komeeti, mida on korduvalt vaadeldud näit. Halley komeet)
  
• Päikesele lähenedes tekib gaaside aurustumise tõttu komeedile saba, mis on suunatud Päikesest eemale
  
• meteoorid – väiksem ringilendav praht, mis Maa atmosfääri sattudes ära põleb ( nn. “langevad tähed” )
  
• meteoriit – suurem meteoor , mis ei jõua atmosfääris ära põleda ja osa temast jõuab maapinnale
  

• Maale lähim täht on Päike
  
• Päikese läbimõõt on 1,4 milj. km (109 Maa läbimõõtu) ja mass 1,99x1030kg
  
• Päikese pinnatemperatuur on 5800 K (keskmes on see 15 milj. K)
  
• Päike on Galaktika keskmest 25000 va kaugusel, liigub orbiidil kiirusega 230 km/s ja teeb ühe tiiru ümber Galaktika keskme 200 miljoni aastaga
  
• Päike koosneb 90% H ja 9% He (aatomite arvu järgi) ja raskemaid elemente umbes 1%
  
• Päikese keskmine tihedus on 1400 kg/m3 (keskmes on see 1,5x105kg/m3)
  
• umbes 400 km paksust kihti päikese pinnal nim. fotosfääriks
  
• Päike ise koosneb kolmest kihist :
  
• tuum, kus toimub termotuumareaktsioon, kiirgusvöönd ja konvektsioonivöönd
  
• fotosfääri kohal on Päikese atmosfäär, mis jaguneb kaheks kihiks – kromosfäär ja kroon
  
• tähti iseloomustatakse tähesuurusega, kõige heledamad – 1. tähesuurus ja kõige nõrgemad silmaga nähtavad tähed – 6. tähesuurus
  
• teleskoobiga on näha kuni 24. suurusjärgu tähti
  
• eelmise suurusjärgu täht on järgmisest 2,51 korda heledam
  
• tänapäeva täpsed mõõteriistad võimaldavad kasutada murdarvulisi tähesuurusi (Veega 0,14; Päike –26,8)
  
• tähesuurus sõltub tähe kaugusest (näiv tähesuurus)
  
• praktiliselt kasutatakse tähtede iseloomustamiseks absoluutset tähesuurust ja absoluutset heledust
  
• absoluutne tähesuurus M näitab, kui suur oleks tähesuurus siis, kui see täht asuks Maast 10 pc kaugusel (Päikesel M=4,8)
  
• absoluutne heledus L näitab, mitu korda rohkem energiat kiirgab see täht maailmaruumi võrreldes Päikesega (0,000013
• tähtede massid erinevad üksteisest suhteliselt vähe, enamuse tähtede massid on vahemikus 0,1 – 50 Päikese massi
  
• suuruse erinevused on palju suuremad kui massi erinevused, enamuse tähtede läbimõõdud on vahemikus 0,01 kuni 300 Päikese läbimõõtu
  
• kiirgusvõime järgi (mis on seotud tähe suurusega) on tähed jaotatud 7 heledusklassi, mida tähistatakse rooma numbritega I – VII
  
• I ja II klass – ülihiidtähed (ülihiiud)
  
• III klass – hiidtähed ( hiiud )
  
• IV klass – allhiiud
  
• V klass – kääbused
  
• VI klass – allkääbused
  
• VII klass – valged kääbused
  
• tähtede pinnatemperatuurid on enamasti vahemikus 3000 K – 30000 K, üksikutel tähtedel kuni 105 K
  
• pinnatemperatuurist sõltub ka tähe valguse spektraalne koostis, sellepärast jaotatakse tähed temperatuuri järgi seitsmesse spektriklassi:
  
• O – sinakad, ülikuumad tähed, T>30000 K
  
• B – kuumad, sinakasvalged tähed, T>20000 K
  
• A – valged tähed, T=10000 K
  
• F – kollakasvalged tähed, T= 8000 K
  
• G – Kollased tähed, T=6000 K
  
• K – oranžid tähed, T=4000 K
  
• M – punased tähed, T=3000 K
  
• iga spektriklass jaguneb veel 10 alaliigiks (nummerdatakse 1 – 10)
  
• tähe iseloomustamisel märgitakse ära spektriklass ja heledusklass, näiteks Päikese spektriklass on G2V
  
• on olemas kindlad seaduspärasused tähtede temperatuuri ja absoluutse heleduse vahel
  
• seda sõltuvust väljendab HR-diagramm (Hertzprungi-Russelli diagramm)
  
• (vt. õpikust lk 67)
  
• tähed tekivad kokkutõmbuvatest gaasipilvedest
  
• täht ilmub nähtavale siis, kui temperatuur pilve keskmes on piisavalt kõrge (umbes 3000 K)
  
• täht jätkab kokkutõmbumist ja kui temp. tähe keskmes on tõusnud 107 kraadini, siis algab termotuumareaktsioon
  
• kui suurem osa vesinikust on muutunud heeliumiks , siis hakkab täht paisuma ja muutub mõneks ajaks punaseks hiidtäheks
  
• tähe heeliumist koosnevas tuumas algavad tuumareaktsioonid , mille käigus tekivad raskemad elemendid
  
• nende käigus eraldub energiat palju vähem ja punane hiidtäht tõmbub kokku väikeseks valgeks kääbustäheks
  
• selliselt toimub umbes Päikesesuuruste tähtede areng
  
• mida suurema massiga on täht, seda lühem on tema eluiga
  
• suurte tähtede areng lõpeb tavaliselt plahvatusega
  
• pahvatanud tähti nim. noovadeks või supernoovadeks (sõltuvalt plahvatuse võimsusest)
  
• kui kokkutõmbuva gaasipilve mass on suurem kui sada Päikese massi, siis ei saa sellest tekkida ühte tähte
  
• sel juhul tekib mitu tähte, mis tiirlevad ümber ühise masskeskme
  
• kaksik-, kolmik- ja mitmiktähed on maailmaruumis üsana tavalised
  
• kui tähe mass jääb alla 1/10 Päikese massist, siis tema temperatuur ei tõusegi nii kõrgeks, et tekiks termotuumareaktsioon (pruun kääbus)
  
• tsefeiidid on sellised tähed, mille heledus muutub perioodiliselt
  
• tähe heledus võib muutuda 1,5 tähesuuruse võrra ja periood võib olla 10 minutist kuni mõnekümne ööpäevani
  
• on avastatud, et mida suurem on tsefeiidi absoluutne heledus, seda suurem on tema heleduse muutumise periood
  
• see võimaldab määrata tsefeiidi kaugust
  

• tähed ei paikne maailmaruumis suvaliselt, nad moodustavad ulatuslikke tähesüsteeme, mid nim. galaktikateks
  
• ka meie Päike kuulub ühte sellisesse süsteemi, seda nim. Galaktikaks
  
• meie Galaktika on täiesti tavaline spiraalset tüüpi galaktika, päike asub Galaktika keskmest 8,5 kpc kaugusel
  
• taevasfääril nähtav Linnutee on osa meie Galaktikast (Galaktika keskpunkt asub Amburi tähtkujus
  
• Galaktika läbimõõt on 30-40 kpc ja paksus umbes 1 kpc
  
• astronoomide hinnangul on meie Galaktikas umbes 100 miljardit tähte
  
• galaktikad jaotatakse kolme rühma:
  
• elliptilised galaktikad – korrapärased, ümmarguse või pikliku kujuga
  
• spiraalsed galaktikad – koosnevad keskosast ja spiraalsetest harudest, jaotatakse omakorda alaliikideks
  
• korrapäratud galaktikad
  
• galaktikad moodustavad omakorda galaktikaparvi
  
• meie Galaktika lähim naaber asub Andromeeda tähtkujus ja on meist kahe miljoni valgusaasta kaugusel (nn. Andromeeda udukogu )
  
• see on suur spiraalne galaktika, mis sisaldab umbes 200 miljr. tähte
  
• lähimate galaktikate kaugust saab määrata tsefeiidide järgi, kõige rohkem kasutatakse aga spektraalanalüüsi (spektrijoonte punanihe )
  
• maailmaruumis leidub miljoneid galaktikaid
  
• galaktikad tekivad (sarnaselt tähtedega )
  
• kvasar on galaktika, mille tuum (keskosa) on väga suure heledusega
  
• kvasarid on kaugeimad nähaolevad objektid
  
• universumi tekkimine (Suure Paugu teooria vt. õpik lk. 108-111)