raktická astronomie vliv atmosféry Země -cul ozorovani plánování pozorování ozorování „na dálku" - elmg záření - hmota ■ neutrina ■ elektrony jádra mm eteority - gravitační vlny pozorování „in situ" (na místě samém) korekce astrono rnickýcn objektů __ precese nutace aberace paralaxa vlastní pohyb jiné vlivy objev precese je přisuzován Hipparchovi, její kvantitativní určení však bylo nepresné dnešní hodnota je cca 50,2567rok, čili 1° za 72 let ■ fyzikální vysvětlení podal až Newton a jeho gravitační zákon ■ Země - velký setrvačník, na který působí rušivé síly (gravitační působení Slunce a Měsíce), osa rotace pak vykonáva po plášti kužele pohyb, který závisí na momentu setrvačnosti a velikosti rušivých sil, tzv. precesní pohyb ■ vliv působení gravitace Měsíce - tzv. nutace, což je „zvlněnT precesního pohybu s periodou 19 let, perioda precese je zhruba 6 000 let důsledkem je také posun jarního a podzimního bodu, resp. změna orientace průsečnice roviny světového rovníku a roviny ekliptiky v nrncl-nri i prostoru ■ pro změny polohy jarního bodu určujeme: 1. precese lun/solární 2. precese planetární 3. celková precese precese a nutac P Claris (today) T- f Vega ' (1 4,000 CE) The Earth's rotation axis precesses (wobbles) with a period of £6,000 years. The path of the precession of the Earth's rotation axis. It takes 26,000 years to complete a full 360° wobble. kvantitativné: Wt- 1. P|S = 50,3717rok ~ ~ - 2. ppi =- 0,125"/rok a zmenšuje sklon ekliptiky o 0,477rok - 3. celková precese p = p,s - pp, cos s, kde s je sklon ekliptiky :elková precese - v deklinaci n = pp, sin s = - v rektascenzi m = pp, coss - pp. : 20,0477rok = 46,0857rok rocnj zrn ěna polohy hvězdy důsledkem^S A a/rok = m + n tg 8 sin a ^pr A 8/rok = n cos a ^ pro přesná měření je nutno uvážit i sekulární variace s a p uta nutace rovina měsíční dráhy svírá s ekliptikou úhel 5°, gravitační vliv Slunce způsobuje precesní pohyb této roviny s periodou 18,6 let, skutečný pól pak opisuje vlivem precese a nutace jakousi vlnovku mm* polohy hvězd: pozorované- oprava o denní aberaci + refrakce va místa - sk. pozor. + oprava o roční aberaci paralaxu^JBBpWBWBMW^^^ ^^Vednímísta - pravá místa + oprava o nutaci a precesi, vztaženo k jistému datu , tzv. ekvinokciu (např. J2000.0). pra The Aberration of Light Real direction of light Apparent direction of light Earth (Spring) je důsledkem kone rychlosti světla jistou analogií je např. vhození tenisového míčku do otevřeného okna stojícího automobilu a automobilu, který se pohybuje určitou rychlostí nebo směr, ve kterém li držíme deštník za deště pokud stojíme a směr, pokud se dáme do pohybu „uhel odklonenr, a, je závislý pouze na rychlosti pohybu micku a auta nebo chodce a deště, obdobně to platí pro pozorovatele stojícího na pohybující se Zemi a zářeni, které k nám přichází od Jjvezdy_ apex - je okamžitý směr, ve kterém se Země pohybuje, velikost rychlosti - cca 30 km/s. aby se tedy hvězda dostala do středu zorného pole dalekohledu, je nutno jej sklonit k apexu o úhel a, jež je závislý na: - rychlosti Země v - rychlosti světla c - úhlu p, což je úhlová vzdálenost hvězdy od apexu maximum nastane pro p = 90°, protože tg a = (v/c) . sin p Sféricky pak v/c = 104 a pak a = 20,47" . sin p, kde 20,47 maximální hodnota ahpracp tuto tzv. roční aberaci objevil Bradley (1727) při snaze změřit rotace Země kolem své osy má za následelWenní aberaci, jež dosahuje maximální hodnoty pro pozorovatele na rovníku (asi 0,3 para. změnu polohy objektu vyvolanou změnou polohy pozorovatele v prostoru (v důsledku oběhu Zeme kolem Slunce) nazýváme roční paralaxa vlastní pohyb ■ bývá označován řeckým písmene ■ pohyb hvězdy lze popsat 3 veličinami: - radiální rychlust vr je určována z velikosti Dopplerova posuvu - změna polohy hvězdy na obloze v rovině kolmé na spojnici hvězdy a pozorovatele, v úhlových vteřinách za rok nebo za století - poziční úhel směru pohybu ■ katalogy - rozklad na vlastní pohyb v rektascenzi a vlastní pohyb v deklinaci ■ vlastní pohyb zahrnuje i pohyb Slunce v prostoru ■ vyloučíme-li z vlastního pohybu složku způsobenou pohybem Země ^HfflflHfll^unce (paralaktický pohyb), dostaneme skutečný pohyb hvě pohyb) mi^^^^JHHPBb''111^ největší vlastní pohyb má č^W/Wn^zaa, 10,36" za rok, na obloze se tak posune za dvě století o měsíční průměr ohyb Barnardovy šipky ilCyg vor vliv atmosféry Země na ozo ni atmosférická „okna" refrakce atmosférická extinkce scintilace seeing ■ způsobuje hned několik problémů, které mají docela odlišný „původ": - malá „okna", většina elmg záření neprojde - turbulence způsobuje „seeing" a „scintilaci", obraz je i^^neien rozmazaný, ale není možné měřit slabšJ-QiaieMv pozadjJBHfezenv aitti ostericKa extinkce (absorpce + rozptyJ _ - působí jako optický prvek - atmosférická refrakce X-ray —I— UV Visible Visible Window" Wmdows Infrared —I-1-1-r Infrared Microwave Windows Radio Completely Opaque 1000Ä 0.01 mm 1 mm Wavelength (X) -1- Radio Window Completely Transparent 10 cm 10m ce ■ lom světla na rozhraní dvou prostředí - důležitý = jev pro veškerá astronomická pozorování prováděná ze zemského povrchu ■ platí známý vztah: (sin aj sin a2) = (n^i) , kde «i a «2 Jsou úhly v prostředí 1 a 2 a r^ a n2 príslušne indexy lomu ■ pro průchod atmosférou platí, že na ni lze pohlížet jako na vícevrsteyné prostředí, kdy na každé přechodu dochází k lámání světla ke kolmici, ^H^rotože hustota atmosféry směrem k povrchu Země roste, jev se nazývá astronomická refrakce itý astronomická rerrakee maximální vliv je u obzoru, minimálně se projeviv zenitu, pokud označíme pozorovanou zenitovou vzdálenost objektu z, pak skutečna je z0 = z + r, kde r ie úhel refrakce ■ platí sin (z+r) = n . sin z a pro malá r pa sin z . cos r + cos z sin r = n sin z ■ navíc můžeme položit cos r = 1 a sin r = r ■ čili pak r = (n-1) . tg z pro normální atmosférický tlak a T = 0° C je index lomu vzduch n = 1J300 293 a pouhá náhoda dává shodu, že n - 1 = 0,000 293 je rovno číselné 1' vyjádřené v radiánech, což umožňuje pro male úhl tg z = r v obloukových minutách, čili pro z = 45° je r = 1'. ■ refrc refrakce uspisi východ a opozdi západ objektu o několik minut! nutno uvážit, že r = f(n) = f (A,), červené světlo je ovlivněno méně refrakce má vliv i na tvar slunečního nebo měsíčního kotouče při V nebo Z Tabulka: zenitová vzdálenost (90° - h) refrakce 0° 0,0' 10° 0,2' 20° 0,4' 30° 0,5' 40° 0,8' 50° 1,1' ■____ 60° *m 1,7' je to souhrnné označení pro snížení intenzity záření přicházejícího z vesmíru atmosférou Země -absorpce— destruktivní proces, foton je pohlcen atomem (molekulou), např. jeho energie excituje elektron do vyšší hladiny rozptyl- srážka fotonu s částicí atmosféry, následná změna směru pohybu fotonu a energie fotonu i částice, částicí může být molekula, prach nebo kapička vody \ayleh je úměrný Ar4 jeho závislost na vlnové délce závisí :unkci velikosti částic například Mieův rozptyl (na malých sférických částicích) je úměrný Ar1 mosférická extinkce 500 BOO 700 800 wavelength [nm] 1 □□□ Celková extinkce se dá rozdělit do dvou složek - Rayleighova rozptylu na molekulách, který je stálou vlastností atmosféry, a rozptylu na větších pevných a kapalných částicích (aerosolech), který je velmi proměnný; na obrázku je zachycena situace, která odpovídá měřením na 65cm dalekohledu Astronomického ústavu Ondrejov za poměrně kvalitních podmínek s vyšší průzračností atmosféry. Absorpce není brána v úvahu. 1 1 h+dh h monochromatická extinkce absorbční koeficient na jednotku hmotnosti / / hustota atmosféry Trnosrencks] exrjnkcs efinice pojmu „vzdušná hmota" L(A,h0) = L(Á,1\)e K(A,h)p(h)dh y /. h+dh / takto je definován pojem „vzdušná hmota", bezrozměrná veličina tmosférická exti raktičtějším tvaru pak: \m(Á k(Á)X(z)\ kde výpočet vzdušné hmoty pak pro polohu u zenitu: X = secz- AX sec z =- cos z s opravou zakřivení = sec z - 0,0018167(sec z -1) - 0,002875(sec z -1) - 0,0008083(sec z -1)J atmosférická extinkce ak ji lze měřit? - měřením jasnosti jedné hvězdy neznámé hvězdné velikosti - měřením jasnosti více hvězd se známou hvězdnou velikostí * _- metoda „kouknu a vidím" Extinkční koeficient je směrnicí přímky proložené závislostí instrumentální hvězdné velikosti objektu o konstantní mimoatmosférické jasnosti na optické hmotě. Atmosféra musí být homogenní a extinkce časově stálá. ulence atmosfé má dva špatné vlivy na bodový zdroj záření ■i boi 1. mění konvergenci nebo divergenci vlnoplochy a tak se zvyšuje nebo snižuje jasnost zdroje, tento" efekt označujeme jako scintil . náhodně mění lokální směr při záření, výsledkem je náhodný pohyb obrazu, ento vliv turbulence je seeing ... najdu si místo, kde se dobře kouká, kde není seeing a vítr do kopule nefouká ... (Buty) vysokohorské lokality Antarktid oběžná dráha adaptivní optika lánování pozorování základní pravidla „... príprave ný n ení překvapený..." )lárrovánrpozorování obnáší pokaždéi^^M^ra množinu" činností, obecně se liší: - pozorování ve volném terénu (známý x neznámý) - pozorovatelna, hvězdárna (známá x neznámá) - získaný pozorovací čas na observatoři becné informace (váží se k lokalitě pozorování) - typické povětrnostní podmínky - typí v r - přístrojové vybavení - další zařízení a provozní zvyklosti připravený není překvapený informace, které souvisí s datem pozorování - V a Z Slunce, časy soumraků - V a Z Měsíce, jeho fáze - hvězdný čas o půlnoci - JD o půlnoci informace, které souvisí s druhem pozorování a pozorovanými objekty (zde se příprava liší - pozorování pro radost, seminární práce, BP, DP, vědecký projekt...) - výběr objektů - časy jejich V a Z - vyhledávací mapky - efemeridy proměnných objektů - plán nočního pozorování (pořadí objektů) pár adres a PC programů - cvičeni práce s dalekohledem osférické extinkce sestavení „itineráře" nočního pozorování praktické rady rady přímo „od americké maminky Jak se připravit na zimní pozorování — t podle časopisu Sky and Telescope Hluboká, modrá, zimní obloha, studené pozdní odpoledne - to vseje příslibem nádherného zimního pozorování klenotů z pokladnice Oriona, Blíženců, Vozky, Persea a Kasiopeji. Přesto však většina amatérů nevylézá ze svých teplých pelíšků a jejich mnohdy těžce nabyté přístroje zahálejí. Dokonce snad slyším hlasy, které říkají, že toto období je vhodné spíše pro čtení o astronomii než na její skutečné hledání v hlubinách Běhá vám při tomto pomyšlení mráz po zádech? Myslíte, že se opravdu musíte dívat na Orion se zmrzlými prsty na rukou i na nohou? Toho všeho se můžete samozřejmě vyvarovat. Ale musíte si před tím přečíst těchto pár řádků a dodržet několik dobře ých rad. ^^^^^^ _ První podmínkou úspešnosti je rovnomerne pokryti celého tela oblečením. Pod kalhoty si oblečte teplé vlněné spodky - nejlépe několik. Pod ně i na ně si oblečte teplé vlněné ponožky. Druhou podmínkou je neprodyšná bunda - nejlépe péřová. Je tvořena několika vrstvami, které hned tak něco neprofoukne. Na horní část těla si oblékněte podvlékací triko a dva až tři svetry, ale tak, aby vám příliš nevadily v pohybu. Dalšími místy, která musíte chránit, jsou krk a hlava. Pokud je to možné, použijte teplou šálu a čepici, které rady přímo „od americké maminky" wm\m ii ■ ---v Třetí podmínkou je ochrana končetin, nejvíce pak jejich konců, tzn. prstů. Velké množství tepla totiž utíká přes podrážky vašich bot. Musíte je proto velmi dobře izolovat. Boty by svou výškou měly také stačit k zakrytí ponožek a neměly by být příliš těsné. Tím se totiž vytlačuje krev z prstů a ty se začínají díky nedokonalé krevní výměně ochlazovat. Totéž platí pro ruce. Zde ale narážíme na problém, protože při pozorování manipulujete s okuláry, píšete tužkou, či listujete v atlase. Nabízejí se dvě možnosti: buď si vezmete jedny tenké rukavice a na nejedny hrubší, tzv. palčáky, anebo si pořiďte tzv. cyklistické rukavice, které mají ustřižené konce prstů a k nim samozřejmě ještě palčáky. Na ochranu tváře doporučuji použít masku podobnou masce závodníků — Formule 1. V noci sice budete působit dojmem teroristy, ale stojí to za to. Neberte si však masku bez otvoru pro ústa, protože při dýchání by se vám vodní pára obsažená ve vzduchu srážela na očích a na okuláru. Svůj čas strávený u dalekohledu si můžete také prodloužit vhodným jídlem a pitím. Důležité je udržovat stálou hladinu cukru v krvi, což vám pomůže udržet tělesnou teplotu. Můžete proto jíst třeba hroznový cukr, ale pozor - příliš mnoho cukru působí právě obráceně. rady přímo „od americké maminky" K pití je nejvhodnější horký mošt nebo jiný sladký nápoj. Káva dává jisté uspokojení, ale kofein v ní obsažený způsobuje zpomalování krevního oběhu a tím i únavu, ospalost a ochlazování organismu. Stejně tak působí tabák a alkohol, který navíc způsobuje ztráty tepla kapilárními otvory v kůži. Pokud vás během pozorování začne bolet hlava, nebo vám není dobře, vězte, že je to důsledek dehydratace vašeho organismu. Způsobuje ji studený vzduch, který vdechujete. Jestliže voda opouští organismus, zpomaluje se opět krevní oběh a může dojít k omrzlinám prstů. Proto než odejdete ven pozorovat, dobře se napijte. Nepostradatelnou částí ochrany před zimou je neustálá svážgst, kterou se snažte udržovat i v "sibiřských podmínkách". Jestliže pocítíte chlad, začněte se pohybovat, skákat a dělat dřepy. Tím se vám opět zrychlí krevní oběh, prokrví prsty a rozhýbou klouby. Pořádným cvičením si můžete vytvořit zásobu tepla až na 6 dalších hodin pozorování! Není proto na škodu, když si před pozorováním trošku zacvičíte (ale pozor na přílišnou únavu)! A ještě jedna rada pro motorizované astronomy. Pokud máte strach, že by se vám v té zimě nepodařilo nastartovat auto, až skončíte pozorování, nezoufejte. Jestliže oželíte trochu benzínu, nastartujte každou hodinu svůj vůz a nechte běžet motor 5-10 minut. To by mělo baterii udržet při životě. Pokud tedy splníte všechny podmínky, bude pro vás noční pozorování nezapomenutelným zážitkem a budete z něj mít nejen velkou radost a užitek, ale hlavně ten správný pocit.