En kosmisk reise Forelesning 1: Om astronomi som fag, og litt om avstander.

Presentasjon om: "En kosmisk reise Forelesning 1: Om astronomi som fag, og litt om avstander."— Utskrift av presentasjonen:

1 En kosmisk reise Forelesning 1: Om astronomi som fag, og litt om avstander

2 De viktigste punktene i dag: Hva astronomer studerer Notasjon for veldig store og veldig små tall Enheter for avstander og vinkler Hvorfor astrologi ikke er vitenskap

3 Hva er astronomi? ”Astronomi: Vitenskapen om himmellegemene og verdensrommet.” (Store Norske Leksikon).

4 Kilde: NASA

5

6

7 Kilde: HST/NASA

8 Kilde: ESA/Planck Science Team

9 Fra det største til det minste Astronomer studerer de største objektene som finnes, og kartlegger universet over enorme avstander. For å forstå de fysiske mekanismene som ligger bak det vi ser, må vi ofte bruke kunnskap om universets minste byggesteiner.

10 Store og små tall 100=10 2, 1000=10 3, 1 000 000 = 10 6 Regel: 1 (fulgt av n nuller) = 10 n 0.1=10 -1, 0.01=10 -2, 0.000 001=10 -6 Generell regel: 0.(n-1 nuller)1=10 -n Eksempel 1: 150 000=1.5 x 100 000 = 1.5x10 5 Eksempel 2: 0.015=1.5 x 0.01 = 1.5x10 -2 Gjør det lett å skrive veldig store og veldig små tall.

11 Eksempel 1: Størrelsen på det observerbare univers Universet er ca. 14 milliarder år gammelt. Lys beveger seg med en fart på 3 x 10 8 m/s. De fjerneste objektene vi kan se befinner seg derfor i en avstand lik: 3 x 10 8 m/s x 14 x 10 9 x365x24x60x60 s = 1.3 x 10 26 m

12 Eksempel 2: Små lengder Synlig lys: Bølgelengder i området rundt 5 x 10 -7 m Atom: Størrelser rundt 10 -10 m Atomkjerne: Rundt 10 -15 m Minste lengdeskala utforsket av LHC: 10 -19 m

13 Egne enheter for små lengder 1 nanometer = 1 nm = 10 -9 m 1 Ångstrøm = 10 -10 m 1 femtometer = 1 fermi = 1 fm = 10 -15 m

14 Astronomiske lengdeenheter Innenfor solsystemet: 1 astronomisk enhet = 1 AU = 149 597 871 km Svarer omtrent til den midlere avstanden mellom Jorden og Solen. Når vi ikke trenger å være veldig nøyaktige kan vi sette 1 AU = 1.5 x 10 8 km.

15 Utenfor solsystemet 1 lysår = lengden lys beveger seg gjennom tomt rom i løpet av et år = 9,46 x 10 15 m. Merk: Enhet for lengde, ikke for tid! Senere i kurset skal vi møte en annen enhet for lengde: parsec. 1 pc = 3.26 lysår. Eksempel: Størrelsen på det synlige univers = 14 milliarder lysår = 4.3 milliarder parsec.

16 Solsystemet Sola En appelsin Diameter 1.4 x 10 6 km 8.4 cm Jorda Avstand til sola Diameter 1,5 x 10 8 km 12756 km 9.0 m 0.8 mm Merkur Avstand til sola Diameter 5,8 x 10 7 km 4879 km 3.5 m 0.3 mm Venus Avstand til sola Diameter 1,08 x 10 8 km 12104 km 6.5 m 0.7 mm Jupiter Avstand til sola Diameter 7,78 x 10 8 km 143000 km 47 m 8 mm Neptun/Pluto Avstand til sola Diameter (N) Diameter (P) 4,5 x 10 9 km 50000 km 2300 km 270 m 3 mm 0.1 mm Proxima Centauri Avstand??

17 Solsystemet og nærmeste stjerne Sola En appelsin Diameter 1.4 x 10 6 km 8.4 cm Jorda Avstand til sola Diameter 150 x 10 6 km 12756 km 9.0 m 0.8 mm Merkur Avstand til sola Diameter 58 x 10 6 km 4879 km 3.5 m 0.3 mm Venus Avstand til sola Diameter 108 x 10 6 km 12104 km 6.5 m 0.7 mm Jupiter Avstand til sola Diameter 778 x 10 6 km 143000 km 47 m 8 mm Neptun/Pluto Avstand til sola Diameter (N) Diameter (P) 4500 x 10 6 km 50000 km 2300 km 270 m 3 mm 0.1 mm Proxima Centauri Nærmeste stjerne Avstand (sollignende) 4.4 lysår 2500 km 1 cm

18 Kilde: xkcd.com

19 Vinkler Avstander kan ikke måles direkte på himmelen. Det som kan måles, er vinkler. Vinkler måles i grader, 360 grader svarer til en full sirkel. 1 bueminutt = 1/60 av en grad. 1 buesekund = 1/60 av ett bueminutt. Eksempel: Fullmånen dekker en vinkel på 31 bueminutter.

20 Astrofysikk Tradisjonelt: Astronomer måler og beskriver himmelfenomener, astrofysikere forsøker å forstå himmelfenomenene ved hjelp av fysikkens lover. I dag: Ordene brukes om hverandre. Dette kurset handler vel så mye om astrofysikk som astronomi.

21 Hvordan drive med astrofysikk?

22 Oppdagelsen av Neptun Beregninger av Uranus’ bane stemte ikke med observasjoner. I 1821 foreslo Alexis Bouvard at avvikene skyldtes en planet i bane utenfor Uranus. John Couch Adams og Urbain Le Verrier beregnet banen til den hypotetiske planeten i 1845. Oppdaget av Galle og d’Arrest i 1846.

23 Historien om Vulcan Også Merkurs bane viste avvik fra den beregnede. Le Verrier foreslo i 1859 at avvikene skyldes en planet i bane innenfor Merkurs. Mange lette, men Vulcan ble aldri funnet. Riktig forklaring: Newtons gravitasjonslov må erstattes med den generelle relativitetsteorien.

24 Metode Vi observerer uventede fenomen. Vi gjetter på en forklaring. Hvis forklaringen har noen verdi, har den konsekvenser som kan testes med nye observasjoner. Stemmer ikke konsekvensene med observasjonene, forkastes den. Vi må gjette på nytt. I motsatt tilfelle får vi større grunn til å tro at vi har gjettet riktig, men det er ikke bevist.

25 Virkeligheten ikke like enkel Observasjoner kan være feil. Uforutsette omstendigheter kan føre til at observasjonene ikke stemmer med gjetningen, selv om den er riktig. Astronomer kan være sta: Holder fast på teoriene sine, selv om de er i strid med observasjonene. En av de viktigste forutsetningene for fremskritt er åpen diskusjon og kritikk av hypoteser og observasjoner.

26 Forskjell mellom fysikk og astrofysikk Vi kan ikke gjennomføre kontrollerte eksperimenter i astrofysikken. Kan for eksempel ikke lage en stjerne og måle hvordan den utvikler seg. Vi må lære om stjerners historie ved å observere mange av dem ved ulike stadier av livet. Astrofysikk ligner slik på arkeologi og historie!

27 Hva med astrologi? Kilde: Wikimedia commons

28 Hva er astrologi? Vanskelig å svare på, for det finnes mange ulike varianter: vestlig astrologi, hinduistisk astrologi, kinesisk astrologi… En fellesnevner er forestillingen om at det er forbindelser mellom fenomen på stjernehimmelen og jordiske hendelser + personlighetstrekk

29 Mitt dagshoroskop 14/8-2015 Sol.no: ”Dagen kan virke kjedelig om du ikke har noe som aktiviserer deg. Dette kan være en anledning til å gjøre noe med uvaner eller rydde opp i noen glemte arbeidsoppgaver. Kvelden er lykkebringende.” Magic.no: ”Jo bedre du har pleiet ditt kontaktnett, dess større er sjansene for at noe positivt vil skje i dag. Det gjelder å skjerpe blikket og rense ørene, men også ha tunga rett i munnen.”

30 ”Seriøs” astrologi

31

32 Er astrologi vitenskap? Ut i fra hva vi mener å vite om hvordan universet fungerer, finnes det ikke en sjanse i havet for at astrologien kan være sann! Spørsmålet er om astrologisk metode er en anvendelse av vitenskapelig metode. Likhetstrekk på overflaten: Hypotese om påvirking, beregning av horoskop leder til påstander om virkeligheten.

33 Virker det? Shawn Carlson (Nature 318, side 419, 5. desember 1985) ”A double-blind test of astrology” Testet astrologers evne til å forutse personlighet basert på fødselshoroskop. Astrologene gjorde det like bra som man ville ha gjort ved ren gjetning.

34 Hva førte dette til? Ingen verdens ting! Astrologer fortsetter akkurat som før. Ingen revisjon av hypoteser, ingen forbedringer av metode. Astrologer lærer ikke av empiri. De har ideer og metoder som opprettholdes uansett hva som observeres. Derfor kan det ikke kalles en vitenskap.

35 Neste forelesning: Om koordinater, stjernehimmelen og astronomi i antikken