Prak%sche  Sterrenkunde    

Welkom!  Docent:  Ignas  Snellen  

Assistent:  Steven  Cuylle,  Edwin  van  der  Helm  

Vandaag:  -­‐  Wat  is  prak%sche  Sterrenkunde?  -­‐  Hemelmechanika          1)  Beweging  van  de  Aarde  om  haar  as  en  om  de  zon          2)  Coordinaten  systemen          3)  Prak%sche  kant  van  waarnemen          4)  waarnemen  van  planeten          5)  Complica%es!  

Sterrenkunde!  •  Een  buitenbeentje  onder  de  beta-­‐wetenschappen  Sterrenkundigen  kunnen  geen  proeven  doen,  alleen  waarnemen  

•  Leunen  sterk  op  natuurkunde-­‐weQen  (en  scheikunde,  etc…)    

Wat  gaan  we  doen  met  Prac%sche  Sterrenkunde?  

•  Waar  Inleiding  Astrofysica  vooral  onze  kennis  van  het  heelal  presenteert,  gaat  Prak%sche  Sterrenkunde  je  leren  hoe  we  kennis  vergaren  

•  De  verschillende  stappen  in  Sterrenkundig  onderzoek:                a)  het  plannen  en  uitvoeren  van  waarnemingen                b)  verwerken  van  meetgegevens                c)  onzekerheidsanalyse                d)  toetsen  aan  een  hypothese/model                e)  schrijven  van  wetenschappelijk  verslag  

                                                   Vier  opdrachten  

Pr.St.  Opdrachten  

1) Waarnemen  met  de  nieuwe  telescoop  op  de  oude  Sterrewacht    bepaling  kleur-­‐magnitude  diagram  

2)  Fouten  en  onzekerheden  3) Uitdijing  van  het  heelal  4) Massa  van  het  zwarte  gat  in  de  melkweg  

Prak%cum  Leiden  

Waarnemen  met  de  VLT  in  Chili  

Eerste  introduc%e  over  waarnemen:  Hemelmechanika  

•  Uitdaging:  Wij  als  waarnemers  bevinden  ons  op  het  aardoppervlak  –  we  staan  niet  s%l!  

                           1)        De  aarde  draait  om  haar  as  

                           2)          De  aarde  draait  om  de  zon  

De  moderne  mens  hee]  er  duizenden  jaren  over  gedaan  om  de  beweging  van  de  sterren  aan  de  hemel  te  begrijpen,  en  te  koppelen  aan  de  beweging  van  de  aarde.  

Draaiing  van  de  Aarde  om  haar  as  

Op  1  %jds%p  kunnen  we  “de  hel]  van  het  heelal”  zien  –  boven  de  horizon  Door  de  draaiing  van  de  Aarde  verandert  ons  gezichtsveld  A`ankelijk  van  de  posi%e  op  Aarde:            is  een  gedeelte  van  de  sterren  al%jd  zichtbaar            is  een  gedeelte  van  de  sterren  nooit  te  zien            is  de  rest  van  de  sterrenhemel  soms  te  zien:  belangrijk  wanneer!  

Hoe  lang  duurt  1  rota%e  van  de  Aarde?  

•  23h56m  !  

De  aarde  moet  per  dag  ~4  minuten  extra  draaien  om  de  zon  op    dezelfde  plaats  te  krijgen:    23h56m  +  00h04m  =  24h00m  

Draaiing  van  de  Aarde  om  de  zon  

•  Rich%ng  van  de  aarde  ten  opzichte  van  de  sterrenhemel  bepaald  de  “siderische  %jd”  of  “sterren%jd”.  Belangrijk  voor  waarnemen!  

•  Het  stuk  sterrenhemel  wat  op  een  bepaald  moment  van  het  jaar  in  de  rich%ng  van  zon  staat  kunnen  we  niet  zien    Alleen  overdag  zichtbaar  

•  Seizoenen:  door  de  hoek          tussen  rota%e  en  baan  om          de  zon:  obliquiteit  •  Op  twee  momenten              Kruist  de  zon  de  evenaar            Lentepunt  en  herfstpunt            equinox  

De  aardbaan  is  een  ellips  

Baansnelheid  is  niet  constant     lengte  van  de  dag  is  niet  constant!  Analemma  van  de  zon  

Een  jaar  is  geen  365  dagen,  maar    365.242199  dagen    schrikkeljaren  

Coordinaten-­‐systemen  Om  een  posi%e  op  een  hemelbol  weer  te  geven  heb  je  2  coordinaten  nodig,  met  1  nulpunt,  en  1  referen%evlak  Eenheden:  graden,  min.,  sec.,  of  uren,  min,  sec.  

Coordinaten  systeem  voor  de  waarnemer:  Al%tude  –  Azimuth  (Alt-­‐Az)  Referen%e-­‐vlak:  horizon/grond    loodrecht  op  het  zenit  Coordinaten:  Hoogte,  azimut  Nulpunt:  noorden  

Coordinatensysteem  voor  de  sterrenhemel  

•                                     Equatoriaal  coordinatensysteem.  referen%e-­‐vlak:  equatorvlak  van    de  aarde  –  loodrecht  op  de  pool  

coordinaten:  Rechte  klimming    (right  ascension)  en  declina%e,  α  en  δ  nulpunt:  snijlijn  van  aardbaan    Met  Evenaar  in  de  rich%ng  van    Het  lentepunt.  

Andere  coordinaten-­‐systemen  

•  Voor  zonnestelsel:  eclip%sch                referen%e-­‐vlak:  aardbaan                coordinaten:  lengte  en  breedte                nulpunt:  lentepunt          belang  in  astrologie    dierenriem  

•  Voor  Melkwegstelsel:  Galac%sch            referen%e-­‐vlak:  vlak  van  de  melkweg            coordinaten:  lengte,  breedte            nul-­‐punt:  centrum  van  de  melkweg  

Prak%sch  waarnemen  Hoe  linken  we  de  equatoriale  coordinaten  van  een  ster,  met  het  horizontaal  (alt-­‐az)  coordinaten-­‐systeem  van  de  waarnemer?  

Benodigheden:  Locale  siderische  %jd  (sterren%jd)  =  rechte  klimming  van  de  sterren  die  op  dat  moment  precies  door  het  zuiden  gaan.  Breedtegraad    gee]  aan  hoe  hoog  de  sterren  door  het  zuiden  gaan  Hieruit  kan  de  hoogte  en  azimut  van  ster  berekend  worden  

Siderische  %jd  in  Greenwich  +  lengtegraad    locale  sterren%jd  

Tijd  +  posi%e  op  aarde    posi%e  van  ster  Posi%e  van  ster  +  %jd    posi%e  op  aarde  (NAVIGATIE!)  

Wanneer  is  een  object  het  beste  zichtbaar?  

Was  het  maar  zo  simpel!  •  Precessie:  Lentepunt  verschui],  maakt  een  cirkel  in  26,000  

jaar    specificeer  voor  equatoriale  coordinaten  het  moment  van  equinox:  Eq=J2000  erg  populair  

•  Nuta%e:  massa-­‐middelpunt  ligt  niet  precies  op  rota%eas.  

•  Obliquiteit  verandert,  vooral  door  Jupiter  •  Posi%e  van  sterren  verandert  door  aardbeweging  (parallax)  en  

eigenbeweging  

Waarnemen  van  planeten  •  Iedere  planeet  hee]  haar  eigen  afstand  tot  de  zon,  

omloops%jd,  eccentriciteit  en  hoek  tov  eclip%ca  

•  Ephemeride  van  een  planeet:  •  Tijds%p  +  baaneigenschappen+  posi%e  aarde    rechte  

klimming  en  declina%e  

•  Waarnemingen  aan  binnen-­‐  en  buitenplaneten  zijn  fundamenteel  anders:  

         binnenplaneten  (mercurius,  venus)  al%jd  in  de  buurt  van  de  zon    grootste  elonga%e  

         buitenplaneten:    opposi%e  

Retrograde  bewegingen  al  bekend  in  de  oudheid.        

De  derde  coordinaat:  afstand  

Koppelen  van  posi%e-­‐veranderingen  aan  afstanden:  

1)  GrooQe  van  de  aarde  2)   waarnemingen  van  verschillende  posi%es  gee]  

afstand  to  planeten  en  de  zon  

3)  Parallax  gee]  afstand  tot  dichtbijstaande  sterren  4)  “standaard”  variabele  sterren  gee]  afstand  tot  

andere  melkwegstelsels  

5)  Uitdijing  van  het  heelal  gee]  afstand  op  grootste  schaal