Bài giảng Thiên Văn Học

bµi gi¶ng Thiªn v¨n häc đối t ợng Các thiên thể: Các sao (mặt trời), các hành tinh, các vệ tinh, sao chổi, sao băng, các Thiên hà, các tinh vân NộI DUNG Qui luật chuyển động của các thiên thể trong mối quan hệ giữa Trái đất và bầu trời Cấu trúc và bản chất vật lý của các thiên thể và các quá trình xảy ra trong vũ trụ. Nguồn gốc hình thành và sự phát triển của các thiên thể cũng nh của toàn vũ trụ. Nội dung thứ nhất :xác định đ ợc vị trí và qui luật chuyển động của thiờn th trong không gian. Nội dung thứ hai đ ợc nghiên cứu khoảng từ 500 năm trở lại đây. Bằng ph ơng pháp quan trắc thực nghiệm nh ph ơng pháp quang phổ, vô tuyến, từ giữa thế kỷ 20 con ng ời đã có khả năng nghiên cứu lý tính các Thiên thể và phát hiện ra những Thiên thể ở trạng thái đặc biệt nh pun xa, quaza Nội dung thứ ba bắt đầu đ ợc nghiên cứu trong thế kỷ vừa qua. Phải có những số liệu quan trắc rất lâu dài và có những hiểu biết sâu sắc hơn rất nhiều, con ng ời mới có thể có những kết luận đúng đắn về nguồn gốc hình thành và sự phát triển của các thiên thể cũng nh của toàn vũ trụ. Gồm hai phần: Phần 1: Thiên văn đại c ơng (nội dung thứ nhất) Phần 2: Thiên văn Vật lý (nội dung thứ hai và thứ ba) Cấu trúc ch ơng trình Ch ơng I: Hệ Mặt trời trong vũ trụ Ch ơng 2: Trái đất - Hệ toạ độ địa lý Ch ơng 3: Qui luật chuyển động của các Thiên thể Ch ơng 4: Thiên cầu - nhật động Ch ơng 5: Bốn mùa - Thời gian - Lịch Ch ơng 6: Tuần trăng - Nhật, Nguyệt thực - Thuỷ triều Ch ơng 7: Cơ sở của Thiên văn Vật lý Ch ơng 8: Nguồn gốc và sự tiến hoá của vũ trụ Ph ơng pháp nghiên cứu Chủ yếu là quan sát và quan trắc từ xa (nguồn thông tin chính là ánh sáng từ các thiên thể). Ngày nay những nghiên cứu của Thiên văn học đã phần nào mang tính thực nghiệm, đó là các kính Thiên văn đ ợc đặt trên các vệ tinh nhân tạo, các tàu vũ trụ và cả việc đổ bộ lên các Hành tinh. Thiên văn hiện đại dùng ph ơng pháp mô hình hoá, đề ra những thuyết có tính chất dẫn đ ờng và việc quan sát Thiên văn là tìm kiếm những bằng chứng để kiểm định tính đúng đắn của thuyết .  1. Giáo trình v t lý thiên vănậ Nguy n ình    Noãn (ch biên) NXB Giáo d c   2. Bài t p Thiên vănậ Ph m Vi t Trinh (ch     biên) NXB Giáo d c  3. Giáo trình thiên văn Ph m Vi t Trinh,    Nguy n ình Noãn NXB Giáo d c    4. Thiên văn V t líậ Donat G.Wentzel et al  NXB Giáo d c 5. An Introduction to Modern Astrophysics Braley W. Carroll - NXB ADDISON - WESLEY  ! - Tachỉ biết đến 10- 43 sau Big – Bang" vật chất trong vũ trụ trở thành H và He.  Các thiên hà đầu tiên hình thành lúc 2 giờ sáng.  Khoảng 6 giờ sáng các sao trong thiên hà của chúng ta được hình thành. Trong quá trình tiến hóa, nhiều ngôi sao nổ tung, bắn ra các nguyên tố C, N, O, Fe. Sau đó chúng lại hợp thành các ngôi sao mới.  Mặt trời hình thành lúc 5 giờ chiều#$Trái đất và các hành tinh. Khoảng 6 giờ tối Trái đất bị va chạm dữ dội bởi các tiểu hành tinh và có lẽ Mặt trăng bị văng ra từ đây. Chậm hơn một tí đã có sự sống nguyên thủy. Nhưng cứ sau 1/4 giờ lại cónhững vụ va chạm với tiểu hành tinh, hủy diệt tất cả. Đến 9 giờ tối sự sống đã tiến triển và để lại hóa thạch đến nay.  Khoảng 6 phút trước 12 giờ đêm động vật có vú xuất hiện. Sự tiến hóa đưa đến sự xuất hiện con người vào lúc 18 giây trước 12 giờ đêm. Đức Phật, Chúa Giêsu, sống trước nửa đêm được 0,01 giây! Ch ơng I: Hệ Mặt trời trong vũ trụ Vũ trụ là vô tận. Vật chất trong vũ trụ tồn tại chủ yếu d ới dạng các sao, đó là các vật thể khổng lồ nóng sáng (còn gọi là các mặt trời). Các sao trong không gian phân bố không đều, chúng th ờng tập trung thành các hệ có hình dạng xác định gọi là các thiên hà, hay tinh hệ (galaxy). Đ1. Tổng quan về cấu tạo vũ trụ %&'()*'+,% Hệ Mặt Trời Ngân Hà Ngân Hà [...]... hai điểm đợc gọi là hai Thiên cực  Quan sát bầu trời chúng ta sẽ thấy khi toàn bộ Thiên cầu trên có gắn Mặt trời, Mặt trăng và các sao tham gia nhật động, các thiên thể sẽ vẽ nên những vòng tròn nằm trên các mặt phẳng vuông góc với trục quay của Thiên cầu, các vòng tròn này đợc gọi là các vòng nhật động Các sao càng ở gần Thiên cực có bán kính quay càng nhỏ Nếu sao nằm ở ngay Thiên cực chúng ta sẽ thấy... càng nhỏ Nếu sao nằm ở ngay Thiên cực chúng ta sẽ thấy nó nằm yên Vòng nhật động của các sao quanh thiên cực (a): nhìn về thiên cực Bắc (b): nhìn về thiên cực Nam II Xác định phơng hớng Để xác định phơng hớng trong không gian ngời ta qui ớc thiên cực Bắc là thiên cực mà đứng nhìn về đó thì thấy các thiên thể nhật động (quay) ngợc chiều kim đồng hồ Theo quy định này thì nếu đứng nh vậy tay phải là... trên có gắn các thiên thể, nơi ta đứng là trung tâm Vòm cầu tởng tợng này đợc gọi là Thiên cầu Ban ngày, Mặt trời quay đều trên Thiên cầu, ban đêm toàn bộ Trăng, sao cũng quay theo chiều đó Ta có cảm giác nh toàn bộ Thiên cầu quay đều xung quanh một trục xuyên qua nơi ta đứng và quay trọn một vòng trong một ngày một đêm Hiện t ợng quay này đợc gọi là nhật động Trục quay tởng tợng này cắt Thiên cầu ở hai... Nhật tâm Cpernic III Kepler và sự hoàn thiện hệ Nhật tâm H Kepler một nhà thiên văn và toán học ngời Đức đã xây dựng 3 định luật nổi tiếng sau: Định luật 1 (1609): Định luật về quỹ đạo: Các hành tinh chuyển động quanh Mặt trời theo những quỹ đạo elip mà Mặt trời nằm tại một trong hai tiêu điểm của elip quĩ đạo Biểu thức toán học trong hệ toạ độ cực của định luật 1: p r= 1 + e cos (1.1) * Định luật... vậy tay phải là hớng Đông, trái là Tây, trớc mặt là Bắc, sau lng là Nam Nh vậy bầu trời nhật động theo chiều từ Đông sang Tây, các thiên thể mọc ở phía Đông, lặn ở phía Tây Có một ngôi sao rất gần thiên cực Bắc, đó là sao trong chòm Bắc đẩu nhỏ Có thể xác định vị trí Thiên cực Bắc thông qua sao Muốn tìm sao Bắc cực, trớc hết phải tìm chòm Bắc đẩu lớn Chòm này có 7 ngôi sao khá sáng nếu kéo dài đoạn... Kepler H Gọi khối lợng của hành tinh là m, của Mặt trời là M Lực tác dụng của Mặt trời lên hành tinh là F, v là vận tốc của hành tinh Ta sẽ dựa vào phơng trình động lực học cho hành tinh và 2 phơng trình động học Kepler: Phơng trình động lực học cho hành tinh khối lợng m chuyển động với vận tốc v: mv 2 F.dr = d 2 (1) Phơng trình định luật 1 Kepler p r= 1 + e cos (2) Phơng trình định luật 2 Kepler... tinh quét đợc một là hằng số Biểu thức toán học của định luật 2: d r =C dt 2 (1.2) Nh vậy theo định luật này thì hành tinh sẽ không chuyển động đều trên quỹ đạo Vận tốc của hành tinh ở cận điểm lớn hơn ở viễn điểm * Định luật 3 (1619): Định luật về chu kỳ Bình phơng chu kỳ chuyển động của hành tinh tỷ lệ với lập ph ơng bán trục lớn quỹ đạo của nó Biểu thức toán học của định luật 3: T2 = const a3 (1.3)... a3 thì ta có: T 2 T 2 T3 1 = 2 = 3 = K = const , (K là hệ số tỷ lệ) a3 a3 a3 1 2 3 nghĩa là hành tinh ở càng xa mặt trời (a lớn) thì càng chuyển động chậm (T lớn) IV Galileo và kỷ nguyên mới trong Thiên văn Ngày 7- 01-1610 Galileo dùng ống nhòm có độ phóng đại hơn 1000 lần để quan sát bầu trời - Mặt trăng có các vết lồi lõm (mỏm núi, miệng núi lửa) nh dới Trái đất - Vệ tinh của sao Mộc - Ngân hà không... lớn (Ngoại luân) quanh Trái đất - Trái đất, Mặt trời, tâm vòng tròn nhỏ của Kim tinh, Thuỷ tinh luôn nằm trên một đờng thẳng Hệ địa tâm của Ptolemy II Hệ nhật tâm Copernic - cuộc cách mạng lớn trong thiên vănH: - Mặt trời là trung tâm của vũ trụ - Các hành tinh (Thuỷ, Kim, Trái đất, Hoả, Mộc, Thổ) chuyển động đều quanh mặt trời theo quỹ đạo tròn, cùng chiều và gần nh ở trong cùng một mặt phẳng Càng ở... rồi ớc lợng đoạn kéo dài khoảng 5 lần đoạn thì đầu mút của đoạn kéo dài t ởng tợng này trùng với sao Bắc cực Nếu do nhật động, chòm Gấu lớn lặn dới đờng chân trời thì có thể tìm sao bắc cực qua chòm Thiên hậu Đ3 Đặc điểm chuyển động nhìn thấy của Mặt trăng, Mặt trời và các hành tinh trên nền trời sao 1 Mặt trời, Mặt trăng từ từ dịch chuyển đối với các sao theo chiều ngợc với chiều nhật động (từ Tây . .  1. Giáo trình v t lý thiên văn Nguy n ình    Noãn (ch biên) NXB Giáo d c   2. Bài t p Thiên văn Ph m Vi t Trinh (ch     biên) NXB Giáo d c  3. Giáo trình thiên văn Ph m Vi t Trinh,. (nguồn thông tin chính là ánh sáng từ các thiên thể). Ngày nay những nghiên cứu của Thiên văn học đã phần nào mang tính thực nghiệm, đó là các kính Thiên văn đ ợc đặt trên các vệ tinh nhân tạo,. hình thành và sự phát triển của các thiên thể cũng nh của toàn vũ trụ. Gồm hai phần: Phần 1: Thiên văn đại c ơng (nội dung thứ nhất) Phần 2: Thiên văn Vật lý (nội dung thứ hai và thứ ba) Cấu