Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki."— Zapis prezentacji:

1 Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie

2 DANE INFORMACYJNE (DO UZUPEŁNIENIA) Nazwa szkoły: Zespół Szkół Ponadgimnazjalnych w Sulechowie ID grupy: 97/55_mf_g1 Kompetencja: Matematyczno - fizyczna Temat projektowy: Loty kosmiczne Semestr/rok szkolny: Semestr 5 / rok 2011/2012

3 WSZECHŚWIAT To wszystko, co fizycznie istnieje: cała przestrzeń, czas, wszystkie formy materii i energii oraz prawa fizyki i stałe fizyczne określające ich zachowanie. Słowo wszechświat może być też używane w innych kontekstach jako synonim słów kosmos (w rozumieniu filozofii), świat czy natura. W naukach ścisłych słowa wszechświat i kosmos są równoważne.

4 WIELKOŚĆ I KSZTAŁT WSZECHŚWIATA Współczesna wiedza kosmologiczna nie pozwala jednoznacznie określić wielkości Wszechświata, nie jest także znany kształt Wszechświata. Według współczesnych teorii Wszechświat może być płaski lub zakrzywiony. Większość naukowców przyjmuje, że Wszechświat jest płaski ale na ten temat istnieje wiele różnorakich teorii. Nieznane są także wymiary Wszechświata. Możliwe, że jego rozmiary są nieskończone. Badacze podają dolne ograniczenie wynikające z ekstrapolacji oddalania się od Drogi Mlecznej najdalszych obserwowanych obiektów. Wynika z niego, że widzialny wszechświat ma średnicę około 93 miliardów lat świetlnych

5 STRUKTURA WSZECHŚWIATA W skalach powyżej 300 milionów lat świetlnych obserwowalna materia jest rozłożona równomiernie w przestrzeni. W mniejszych skalach materia skupiona jest w hierarchiczną strukturę: atomy formują gwiazdy, gwiazdy skupiają się w galaktyki, galaktyki skupiają się w gromady i supergromady, a supergromady układają się w włókna rozdzielone pustkami. Obserwowalna materia jest również rozłożona izotropowo, co oznacza, że w każdym kierunku jest jej mniej więcej taka sama ilość. Wszechświat wypełnia dodatkowo bardzo równomierne mikrofalowe promieniowanie odpowiadające równowadze termicznej ciała doskonale czarnego o temperaturze 2,7249–2,7252 K.

6 SKŁAD WSZECHŚWIATA Obecna średnia gęstość Wszechświata wynosi około 9,9 × gramów na centymetr sześcienny. Energia we Wszechświecie istnieje w większości w postaci ciemnej energii (73%) i ciemnej materii (23%). Jedynie 4,56% to materia barionowa, którą jesteśmy w stanie bezpośrednio obserwować. Gęstość atomów we Wszechświecie wynosi średnio jeden atom wodoru na cztery metry sześcienne. Właściwości ciemnej materii i ciemnej energii są w dużym stopniu nieznane. Wiadomo że ciemna materia oddziałuje grawitacyjnie tak jak zwykła materia, spowalniając ekspansję Wszechświata, natomiast ciemna energia przyspiesza tę ekspansję.

7 POWSTANIE WSZECHŚWIATA Wielki Wybuch (ang. Big Bang) – model ewolucji Wszechświata uznawany za najbardziej prawdopodobny. Według tego modelu ok. 13,75 (±0,11) mld lat temu dokonał się Wielki Wybuch – z bardzo gęstej i gorącej osobliwości początkowej wyłonił się Wszechświat (przestrzeń, czas, materia, energia i oddziaływania). Teoria ta opiera się na obserwacjach wskazujących na rozszerzanie się przestrzeni zgodnie z metryką Friedmana-Lemaître'a-Robertsona-Walkera. Przemawia za tym przesunięcie ku czerwieni widma promieniowania elektromagnetycznego pochodzącego z odległych galaktyk, zgodne z prawem Hubble'a w powiązaniu z zasadą kosmologiczną. Obserwacje te wskazują, że Wszechświat rozszerza się od stanu, w którym cała materia oraz energia Wszechświata miała bardzo dużą gęstość i temperaturę. Fizycy nie są zgodni co do tego, co było przedtem, ale ogólna teoria względności przewiduje, że był to stan grawitacyjnej osobliwości.

8 SŁOŃCE To gwiazda centralna Układu Słonecznego, wokół której krąży Ziemia, inne planety tego układu oraz mniejsze ciała niebieskie. Słońce to najjaśniejszy obiekt na niebie i główne źródło energii docierającej do Ziemi. Przypuszcza się, że Słońce powstało około 4,6 miliarda lat temu. Po trwającym kilkadziesiąt milionów lat okresie kurczenia się obłoku międzygwiazdowego, Słońce znalazło się na ciągu głównym. Przez 4,6 miliarda lat Słońce zwiększyło swój promień od 8 do 12%, oraz jasność o ok. 27%. Zawartość wodoru w jądrze młodego Słońca wynosiła ok. 73%, obecnie już tylko 40%. Obecnie Słońce jest żółtym karłem. Gdy zapasy wodoru wyczerpią się, co nastąpi za mniej więcej kolejne 5 mld lat, Słońce zmieni się w czerwonego olbrzyma i najprawdopodobniej pochłonie trzy najbliższe sobie planety, po kolejnym miliardzie lat odrzuci zewnętrzne warstwy i będzie zapadało pod własnym ciężarem przeistaczając się w białego karła. Według hipotez, przez wiele miliardów lat będzie stygło, aż stanie się czarnym karłem.

9 PLANETY TYPU ZIEMSKIEGO Analizując wygląd Układu Słonecznego, planety można podzielić na dwie zasadnicze grupy: planety typu ziemskiego i gazowe olbrzymy podobne do Jowisza. Kryteria podziału stanowią parametry orbity i cechy fizyczne planet. Planety z grupy Ziemi, do których zalicza się Merkurego, Wenus, Ziemię i Marsa, okrążają Słońce po niedużych, wewnętrznych orbitach (do 2 AU). Są skalistymi ciałami niebieskimi, zbudowanymi przede wszystkim z krzemianów i metali. Ich gęstości wahają się w granicach – kg/m 3 a promienie – – km. Spośród tych planet swe księżyce posiadają tylko Ziemia (Księżyc) i Mars (Phobos i Deimos).

10 GAZOWE OLBRZYMY Planety należące do grupy Jowisza, czyli Jowisz, Saturn, Uran i Neptun, krążą dalej od Słońca, po orbitach o średnim oddaleniu 5 – 30 AU. Składają się głównie z wodoru i helu, mają znacznie większe rozmiary: promienie od do km, stąd nazywane są gazowymi olbrzymami. Gęstości tych planet kształtują się w przedziale 687 – kg/m 3. Każda z gazowych planet posiada swój zestaw księżyców, "przygarniętych" dzięki sporej grawitacji olbrzyma. Księżyce wraz z planetą macierzystą tworzą coś na kształt układu planetarnego w miniaturze.

11 KSIĘŻYC Naturalny satelita, ciało niebieskie pochodzenia naturalnego, obiegające planetę, planetę karłowatą lub planetoidę. Słowo Księżyc pisane wielką literą oznacza naturalnego satelitę Ziemi. Ściśle rzecz biorąc planeta i jej księżyce krążą wokół wspólnego środka masy. Tradycyjnie tylko największy obiekt z takiego układu jest nazywany planetą, lecz w przypadku planety i księżyca o zbliżonych rozmiarach mówi się czasem o planetach podwójnych (układ Ziemia-Księżyc) lub podwójnych planetoidach. Analogicznie układ Pluton Charon może być określany jako podwójna planeta karłowata. W Układzie Słonecznym można mówić o odkrytych dotychczas 170 naturalnych satelitach planet. (Najprawdopodobniej wiele innych krąży wokół planet w układach pozasłonecznych). Duże gazowe olbrzymy posiadają rozbudowane systemy satelitów, Merkury i Wenus nie mają księżyców, Mars ma dwa niewielkie księżyce, Ziemia ma jeden duży księżyc. Księżyce planet pozasłonecznych nazywane są egzoksiężycami.

12 PLANETOIDA To ciało niebieskie o małych rozmiarach - od kilku metrów do czasem ponad 1000 km, obiegające gwiazdę centralną (w Układzie Słonecznym - Słońce), posiadające stałą powierzchnię skalną lub lodową, bardzo często – przede wszystkim w przypadku planetoid o mniejszych rozmiarach i mało masywnych – o nieregularnym kształcie, często noszącym znamiona kolizji z innymi podobnymi obiektami.

13 KOMETA To małe ciało niebieskie poruszające się w układzie planetarnym, które na krótko pojawia się w pobliżu gwiazdy centralnej. Ciepło tej gwiazdy powoduje, że wokół komety powstaje koma, czyli gazowa otoczka. W przestrzeń kosmiczną jądro komety wyrzuca materię, tworzącą dwa warkocze kometarne – gazowy i pyłowy, skierowane pod różnymi kątami do kierunku ruchu komety. Gazowy warkocz komety jest zawsze zwrócony w kierunku przeciwnym do gwiazdy, co spowodowane jest oddziaływaniem wiatru słonecznego, który "wieje" zawsze od gwiazdy. Pyłowy warkocz składa się z drobin zbyt masywnych, by wiatr słoneczny mógł znacząco zmienić kierunek ich ruchu.

14 METEOROIDY To okruchy skalne (mniejsze od planetoid), poruszające się po orbitach wokół Słońca. Meteoroidy mają zwykle masę od 10 9 kg do 10 3 kg (choć najczęściej nie przekracza ona 10 6 kg). Ich rozmiary wynoszą od 0,1 mm do 10 m [1]. Większe obiekty spośród małych ciał Układu Słonecznego zaliczane są do planetoid, a mniejsze cząstki - to pył kosmiczny. [1] Wpadające w atmosferę Ziemi meteoroidy wywołują zjawiska meteorów. Te z meteoroidów, które dotrą do powierzchni Ziemi (nie ulegną odparowaniu w atmosferze), określamy nazwą meteorytów. Meteoroidy stanowią potencjalne zagrożenie dla satelitów oraz stacji kosmicznej ISS. Jeśli są dość duże, mogą również uderzyć w Ziemię i spowodować zniszczenia na jej powierzchni. Ocenia się, że do ziemskiej atmosfery codziennie trafia od 100 do 1000 ton meteoroidów, głównie w postaci bardzo małych ziarenek o rozmiarach rzędu milimetra i mniejszych, a najczęściej pyłu.

15 MATERIA MIĘDZYPLANETARNA To wszelka materia znajdująca się w przestrzeni międzyplanetarnej. Przestrzeń tę wypełniają gazy, pył międzyplanetarny, wiatr słoneczny, promieniowanie oraz pola magnetyczne Słońca i planet. Zasadniczo do materii międzyplanetarnej można zaliczyć małe obiekty Układu Słonecznego, czyli planetoidy, komety, meteoroidy.

16 UKŁAD SŁONECZNY

17 ZJAWISKA ASTRONOMICZNE To ogół zdarzeń zachodzących w przestrzeni kosmicznej. Do najczęściej obserwowanych i najbardziej popularnych zjawisk astronomicznych należą: zaćmienie Słońca, zaćmienie Księżyca, tranzyt, koniunkcja.

18 ZAĆMIENIE SŁOŃCA Powstaje, gdy Księżyc znajdzie się pomiędzy Słońcem a Ziemią i tym samym przesłoni światło słoneczne. Istnieją zaćmienia: zaćmienie częściowe – występuje, gdy obserwator nie znajduje się wystarczająco blisko przedłużenia linii łączącej Słońce i Księżyc, by znaleźć się całkowicie w cieniu Księżyca, lecz na tyle blisko, że znajduje się w półcieniu. zaćmienie całkowite – występuje, gdy obserwator znajduje się w cieniu Księżyca. W takim przypadku widoczna staje się korona słoneczna. Jest to możliwe dzięki temu, że obserwowane rozmiary kątowe Księżyca są tylko nieznacznie większe od rozmiarów kątowych Słońca i w przypadku zaćmienia całkowitego, Księżyc przysłania całkowicie powierzchnię Słońca, ale nie przysłania korony słonecznej. Na kilka chwil przed całkowitym przesłonięciem Słońca przez Księżyc powstaje przepiękne zjawisko nazywane poetycko pierścień z diamentem.

19 zaćmienie obrączkowe – zwane również zaćmieniem pierścieniowym występuje wtedy, gdy, podobnie jak w przypadku zaćmienia całkowitego, obserwator znajduje się bardzo blisko przedłużenia linii łączącej Słońce i Księżyc. W odróżnieniu jednak od zaćmienia całkowitego, w przypadku zaćmienia pierścieniowego rozmiary kątowe Księżyca są mniejsze niż rozmiary kątowe Słońca. Dzieje się tak wtedy, gdy zaćmienie ma miejsce w czasie, gdy Księżyc znajduje się w pobliżu apogeum swojej orbity, czyli w pozycji najbardziej oddalonej od Ziemi. zaćmienie hybrydowe – zachodzi wówczas, gdy w pewnych miejscach Ziemi to samo zaćmienie jest całkowite, a w innych obrączkowe. Tylko około 5% wszystkich zaćmień jest hybrydowych. W przypadku zaćmienia centralnego (całkowite, obrączkowe lub hybrydowe) obserwator nie znajdujący się w centrum, czyli nie w cieniu, ale w półcieniu obserwuje jedynie zaćmienie częściowe.

20 ZAĆMIENIE KSIĘŻYCA Zachodzi, gdy Ziemia znajduje się między Słońcem a Księżycem będącym w pełni i Księżyc (naturalny satelita Ziemi) "wejdzie" w stożek cienia Ziemi. Dla wyjaśnienia pojęcia zaćmienia całkowitego i częściowego Księżyca konieczne jest zrozumienie pojęć: "stożek cienia całkowitego" i "stożek półcienia". Stożek cienia całkowitego to miejsce geometryczne tych punktów znajdujących się po przeciwnej stronie Ziemi niż Słońce, z których Słońce jest całkowicie niewidoczne. Stożek półcienia to miejsce geometryczne tych punktów, z których tylko część Słońca jest widoczna, a część zasłonięta przez Ziemię. Układ ciał niebieskich w czasie zaćmienia Księżyca. Legenda: A - Słońce; B - Ziemia; C - Księżyc; D - Stożek półcienia; E - Stożek cienia całkowitego Jeżeli Księżyc krążąc dookoła Ziemi przejdzie cały przez stożek cienia całkowitego Ziemi, to promienie słoneczne przez pewien czas w ogóle nie dochodzą bezpośrednio do jego powierzchni. Cała powierzchnia Księżyca jest wtedy ciemna i jest to całkowite zaćmienie Księżyca. Jeżeli tylko część Księżyca przesunie się przez stożek cienia całkowitego Ziemi, następuje zaćmienie częściowe. Jeżeli Księżyc przesunie się tylko przez stożek półcienia Ziemi, nazywamy to zaćmieniem półcieniowym.

21 TRANZYT Tranzyt ma w astronomii dwa znaczenia: 1. przejście jednego ciała niebieskiego przez tarczę drugiego ciała niebieskiego, obserwowane wówczas, gdy oba ciała i obserwator znajdą się na jednej linii. 2. przejście ciała niebieskiego przez południk w połowie drogi między swoim wschodem a zachodem. W tym znaczeniu tranzyt Słońca dokonuje się w południe. Pierwsze ze znaczeń jest używane częściej.

22 KONIUNKCJA Koniunkcja (złączenie) to ustawienie ciał niebieskich i obserwatora w jednej linii.

23 KOSMOS – przestrzeń z wypełniającą ją energią i materią (gwiazdami wraz z planetami i innymi jeszcze drobniejszymi ciałami niebieskimi, ich skupiskami – galaktykami, gromadami galaktyk, materią międzygalaktyczną i in. obiektami); ściślej – przestrzeń wraz ze znajdującą się w niej materią, która w jakikolwiek sposób może oddziaływać na nas (lub my na nią) w przeszłości, obecnie, lub w przyszłości. Obserwacyjnymi badaniami Wszechświata zajmuje się astronomia pozagalaktyczna, natomiast jego teoriami powstawania i ewolucji kosmologia.

24 Modele Kosmologiczne

25 MODEL WIELKIEGO WYBUCHU Model powstania i ewolucji Wszechświata, uznany za najbardziej prawdopodobny. zgodnie z definicją, cały Wszechświat, a więc czas i materia narodził się właśnie w chwili Wielkiego Wybuchu. Ery, jakie nastąpiły podczas ewolucji Wszechświata: era Plancka, era plazmy kwarkowo-gluonowej, era leptonowa, era promieniowania, era gwiazdowa (w której żyjemy obecnie).

26 MODEL WIELKIEGO WYBUCHU

27 WSZECHŚWIAT ZAMKNIĘTY CZY OTWARTY? Istnieją dwie możliwości: Nieograniczone rozszerzanie się Coraz wolniejsze rozszerzanie się w następstwie czego dojdzie do kurczenia się Dla stałej kosmologicznej różnej zeru pierwszy przypadek to tak zwany Wszechświat otwarty, drugi zaś Wszechświat zamknięty.

28 WSZECHŚWIAT OTWARTY Wszechświat otwarty możemy wyobrazić sobie jako nieskończoną przestrzeń ciągle rozszerzającą się. Jeżeli wszechświat będzie się zawsze rozszerzał to będzie zawsze istniał. Jednak po osiągnięciu pewnego wieku stanie się zapewne martwy, bo wszystkie gwiazdy wygasną a nowe nie będą w stanie się rodzić w rozszerzonej materii.

29 WSZECHŚWIAT ZAMKNIĘTY Wszechświat zamknięty można przyrównać do kuli, która nie ma granic, choć jej pole powierzchni jest skończone. Jeżeli wszechświat wypełni kulę przejdzie on do kolejnej fazy zwanej kurczeniem, następstwem czego będzie całkowita zagłada (tak samo jak w przypadku wszechświatu otwartego). W założeniu tym jednak proces ten może powtarzać się nieskończoną ilość razy. Możemy więc stwierdzić że obraz ten nie ma początku ani końca świata. A sami znajdujemy się teraz na przełomie początku i końca nowego wszechświata.

30 GALAKTYKA Galaktyka (z gr. γαλα – mleko) – duży, grawitacyjnie związany układ gwiazd, pyłu i gazu międzygwiazdowego oraz niewidocznej ciemnej materii. Typowa galaktyka zawiera od 10 7 do gwiazd orbitujących wokół środka swojej masy. Oprócz pojedynczych gwiazd, galaktyki zawierają dużą liczbę układów gwiazd oraz różnego rodzaju mgławice. Większość galaktyk ma rozmiary od kilku tysięcy do kilkuset tysięcy lat świetlnych. Odległości między galaktykami sięgają milionów lat świetlnych. Istnieje prawdopodobnie około 150 miliardów galaktyk w widzialnym Wszechświecie (choć niektóre badania mówią nawet o 500 miliardach galaktyk, zawierających łącznie około kwadryliona gwiazd).

31 EWOLUCJA GALAKTYK Najpopularniejsza klasyfikacja została opracowana przez Edwina Hubble'a i dostarcza pożytecznych informacji na temat wzajemnych podobieństw między typami galaktyk.

32 SCHEMAT EWOLUCJI GALAKTYKI E0E1E2E4E3E5E6E7 S0 SBa SBbSBc Sa SbSc

33 TYPY GALAKTYK: Galaktyki można podzielić na cztery główne typy: spiralna bez poprzeczki – typ S (od: spiral) z poprzeczką – typ SB (od spiral barred) soczewkowata – typ S0 eliptyczna – typ E (od: elliptical) nieregularna – typ Irr (od: Irregular)

34 Leżące po lewej stronie schematu galaktyki eliptyczne są kulistymi (E0) lub eliptycznymi (E1-E7) zgromadzeniami gwiazd, nie poruszających się w żaden zorganizowany sposób. Na drugim krańcu wykresu leżą galaktyki spiralne (zwykłe: S lub z poprzeczką: SB), cechujące się mniej lub bardziej wyraźną strukturą spiralną. Gwiazdy rozłożone są tu mniej więcej równomiernie w płaskim dysku i okrążają centrum galaktyki, podobnie jak planety okrążają gwiazdę w układzie planetarnym. Formą pod pewnymi względami przejściową są galaktyki soczewkowate (S0), posiadające dysk, jednak nie wykazujące obecności ramion spiralnych. Osobną klasę tworzą nieuwzględnione na schemacie galaktyki nieregularne (Irr), nie wykazujące symetrii typowych dla opisanych wyżej klas. Oprócz tego mówi się także o galaktykach karłowatych: kryterium stanowi tu wyłącznie rozmiar, wyróżnia się więc galaktyki karłowate eliptyczne, spiralne itd.

35 MODEL POWSTAWANIA GALAKTYK 1. Galaktyki eliptyczne powstają w regionach o dużym zagęszczeniu, gdzie nie ma szans na niezakłócony rozwój. W czasie ich powstawania w wyniku jednorazowego wytrącenia z równowagi gazu galaktycznego następuje powstanie znacznej ilości gwiazd, które od tego momentu chaotycznie orbitują wokół wspólnego środka ciężkości. 2. Galaktyki soczewkowate i spiralne powstają tam, gdzie zapadająca się grawitacyjnie chmura gazu może swobodnie formować stabilny dysk. Być może struktura spiralna wytwarza się samoistnie po pewnym czasie z "gładkiego" dysku galaktyki soczewkowatej, a być może do jej uformowania spełnione muszą zostać jakieś inne specyficzne wymagania. 3. Galaktyki nieregularne są etapem przejściowym: powstają w wyniku zaburzenia struktury galaktyki dyskowej przez oddziaływanie grawitacyjne innego obiektu astrofizycznego.

36 PRZYKŁADY GALAKTYK Galaktyka Czarne Oko (Sb) Galaktyka Sombrero M104 (Sa) Galaktyka M63 (Sbc)

37 DROGA MLECZNA To galaktyka spiralna z poprzeczką, w której znajduje się m.in. nasz Układ Słoneczny. Droga Mleczna inaczej nazywana jest Galaktyką (dla odróżnienia od innych galaktyk pisaną wielką literą "G"). Zawiera od 100 (wg starszych szacunków) do 400 miliardów (wg nowszych szacunków) gwiazd. Ma średnicę około lat świetlnych i grubość ok lat świetlnych.

38 STRUKTURA DROGI MLECZNEJ Droga Mleczna widziana z boku przypomina dysk z soczewkowatym zgrubieniem w części środkowej. Centrum Drogi Mlecznej leży ok lat świetlnych od Słońca, a z Ziemi widoczne jest w gwiazdozbiorze Strzelca. Ze względu na położenie Układu Słonecznego wewnątrz dysku Galaktyki, badanie struktury Galaktyki jest znacznie utrudnione.

39 EWOLUCJA GWIAZD Gwiazda bierze swój początek z mgławicy, czyli chmury pyłów i gazów, wśród których znajduje się przede wszystkim wodór. Na początku mgławica zaczyna zbijać się w bryłę. Z biegiem czasu obłok kurczy się pod wpływem grawitacji, natomiast cząsteczki zbliżają się do siebie i ulęgają kondensacji. Masa gwiazdy stale się powiększa. Na tym pierwszym etapie ewolucji energia grawitacyjna kondensujących się cząsteczek zamienia się w energię cieplną. W wyniku tego procesu rozgrzana materia zaczyna świecić – w tym momencie powstaje protogwiazda. Najwyższa temperatura oraz największe stężenie masy panuje w jądrze. Gdy temperatura osiągnie 10 mln o C rozpoczyna się reakcja termojądrowa. Jądra atomów wodoru ulegają syntezie i formują jądra atomów helu. W trakcie tej reakcji wyzwalają się niewyobrażalne ilości energii, która promieniuje na powierzchnię. Energia ta wysyłana jest przez gwiazdę w postaci światła i ciepła. W rezultacie protogwiazda staje się gwiazdą.

40 Nasze Słońce jest dość typową gwiazdą. Wśród milionów gwiazd obserwowanych na niebie są i mniejsze i większe, o temperaturze niższej i wyższej. Można je ułożyć na prostym diagramie, w którym na jednej osi odmierzamy typ gwiazdowy związany głównie z temperaturą powierzchni gwiazd, oraz względną jasność absolutną. Pozwala to na przedstawienie nie tylko ich klasyfikacji, ale i historii. Diagram ten, zwany jest wykresem Hertzsprunga- Russella (H-R).

41

42 SUPERNOVA W astronomii termin określający kilka rodzajów kosmicznych eksplozji, które powodują powstanie na niebie niezwykle jasnego obiektu, który już po kilku tygodniach bądź miesiącach staje się niemal niewidoczny. Istnieją dwie możliwe drogi prowadzące do takiego wybuchu: w jądrze masywnej gwiazdy przestały zachodzić reakcje termojądrowe i pozbawiona ciśnienia promieniowania gwiazda zaczyna zapadać się pod własnym ciężarem, lub też biały karzeł tak długo pobierał masę z sąsiedniej gwiazdy, aż przekroczył masę Chandrasekhara, co spowodowało eksplozję termojądrową. W obydwu przypadkach, następująca eksplozja supernowej z ogromną siłą wyrzuca w przestrzeń większość lub całą materię gwiazdy. Utworzona w ten sposób mgławica jest bardzo nietrwała i ulega całkowitemu zniszczeniu już po okresie kilkudziesięciu tysięcy lat, znikając zupełnie bez śladu. Z tego powodu w naszej Galaktyce znamy obecnie zaledwie 265 pozostałości po supernowych, choć szacunkowa liczba tego rodzaju wybuchów w ciągu ostatnich kilku miliardów lat jest rzędu wielu milionów.

43 LOTY KOSMICZNE

44 LOT KOSMICZNY To zastosowanie technologii kosmicznej, aby wynieść pojazd kosmiczny do i poprzez przestrzeń kosmiczną.

45 Loty kosmiczne wykorzystywane są w: odkrywaniu kosmosu, celach komercyjnych (np. turystyka kosmiczna, komunikacja satelitarna), celach niekomercyjnych (np. obserwatoria kosmiczne, satelity wywiadowcze i inne typy satelitów).

46 PROCEDURA LOTU KOSMICZNEGO Odpalenie rakiety nośnej Dostarczenie przez rakietę nośną wstępnego ciągu, potrzebnego do pokonania siły ciężkości Pokonanie siły ciężkości i oderwanie pojazdu od powierzchni Ziemi

47 ASTRODYNAMIKA Jest to dyscyplina naukowa zajmująca się badaniem ruchu pojazdu w przestrzeni kosmicznej, zarówno bez zastosowania napędu jak i z nim.

48 TEORETYCY LOTÓW KOSMICZNYCH 1. Pierwszym człowiekiem, który zaproponował podróże kosmiczne był Konstantin Ciołkowski. Jego najsłynniejszym dziełem było Eksploracja przestrzeni kosmicznej dzięki urządzeniom reakcyjnym. Zostało ono opublikowane w 1903 roku ale nie było szeroko znane poza Rosją. 2. Po publikacji Roberta Goddarda Metoda osiągania ekstremalnych wysokości, loty kosmiczne stały się możliwe z inżynierskiego punktu widzenia. Zaproponował on zastosowanie dyszy de Lavala do rakiet na paliwo ciekłe, co dało moc, która wystarczała do podróży kosmicznych.

49 PIERWSZY! Pierwszą rakietą która dotarła do przestrzeni kosmicznej była niemiecka rakieta V2 w czasie lotu testowego 3 października października 1957 Związek Radziecki wystrzelił Sputnika 1, który stał się pierwszym sztucznym satelitą na orbicie Ziemi. Pierwszym lotem załogowym była misja Wostok 1 12 kwietnia na pokładzie pojazdu znajdował się kosmonauta Jurij Gagarin, który był pierwszym człowiekiem w kosmosie i dokonał jednego okrążenia wokół Ziemi. Pierwszą, żywą istotą w Kosmosie był pies o imieniu Kudriawka rasy łajka. Zwierze w przestrzeń kosmiczną wyniosła druga radziecka satelita Sputnik II. Całe zdarzenia miejsce miało 3 Listopada Niestety pies nie mógł wrócić z powrotem na Ziemię. Po pięciu dniach pobytu w Kosmosie Kudriawka zginęła na orbicie. ZSRR Pierwsza kobieta w kosmosie - Walentyna Tierieszkowa w 78 godzin wykonuje 48 okrążeń Pierwszym polakiem w kosmosie był Mirosław Hermaszewski

50 PRZESTRZEŃ KOSMICZNA Najbardziej popularną definicją przestrzeni kosmicznej jest wszystko powyżej linii Karmana, czyli 100 km nad powierzchnią Ziemi (USA - 50 mil nad powierzchnią Ziemi). Linia Karmana to umowna granica między atmosferą Ziemi a przestrzenią kosmiczną.

51 OSIĄGANIE KOSMOSU Aby w ogóle możliwe były loty w kosmos, wahadłowce muszą osiągnąć ogromną prędkość. Pomagają im w tym rakiety, które odłączają się od nich, gdy spełnią swoje zadanie. Istnieją różne typy lotów kosmicznych.

52 SUBORBITALNY LOT KOSMICZNY To lot kosmiczny, w którym statek kosmiczny osiąga przestrzeń kosmiczną, ale jego trajektoria lotu przecina atmosferę lub powierzchnię grawitującego ciała, z którego pojazd został wystrzelony, przez co nie jest w stanie dokonać obrotu orbitalnego. Lot każdego obiektu wystrzelonego z powierzchni Ziemi, który osiągnie wysokość 100 km n.p.m., a później spada z powrotem na Ziemię, jest uznawany za suborbitalny lot kosmiczny. Niektóre loty suborbitalne są przeprowadzane w celu sprawdzenia statku kosmicznego lub pojazdu startowego przeznaczonego do późniejszych lotów orbitalnych.

53 ORBITALNY LOT KOSMICZNY Orbitalny lot jest lotem kosmicznym w czasie którego pojazd kosmiczny jest umieszczony na trajektorii, na której może pozostać w przestrzeni kosmicznej przynajmniej na jedno okrążenie orbity. Aby mogło być to dokonane wokół Ziemi, pojazd musi być na swobodnej trajektorii, której pułap w perygeum (pułap w momencie największego zbliżenia) powyżej 100 km (ze względu na definicję granicy przestrzeni kosmicznej).

54 ORBITY Według astrodynamiki, orbity to płaszczyzny wokół Ziemi, do których należy środek planety. Płaszczyzny mogą być przekrzywione względem równika. Ziemia obraca się wokół swojej osi wewnątrz tej orbity, a względny ruch pojazdu kosmicznego i ruch powierzchni Ziemi określa pozycję, w której znajduje się pojazd patrząc z powierzchni Ziemi, oraz które części Ziemi są widoczne z pojazdu. Istnieją trzy główne przedziały orbit wokół Ziemi: 1. Niska orbita okołoziemska, 2. Pośrednia orbita kołowa, 3. Orbita geostacjonarna.

55 START DO LOTU ORBITALNEGO Orbitalny lot kosmiczny z Ziemi może być osiągnięty tylko poprzez start rakietowy wykorzystujący duże rakiety, które mogą osiągnąć delta-v na poziomie przynajmniej 9,3-10 km/s. Ta wartość pozwala na pokonanie: oporu atmosferycznego, grawitacji, uzyskanie docelowego pułapu i przyspieszenia poziomego, niezbędnych do osiągnięcia prędkości orbitalnej, która wynosi około 7,8 km/s dla najniższej orbity kołowej. Obecnie jedyną sprawdzoną techniką jest prawie pionowy start, a po kilku kilometrach dokonanie zwrotu grawitacyjnego, po czym stopniowo spłaszczając trajektorię, aby na wysokości powyżej 170 km ciąg kierować do lotu poziomego przez kolejne 5-8 minut, do momentu osiągnięcia prędkości orbitalnej.

56 PRĘDKOŚĆ ORBITALNA Prędkość orbitalna, to prędkość z jaką porusza się ciało po orbicie. W przypadku orbity kołowej, wartość wektora prędkości ciała jest stała wzdłuż całej orbity. Ponieważ siłą dośrodkową w tym ruchu jest siła grawitacji można zapisać: gdzie: G – stała grawitacyjna, M – masa ciała okrążanego, np. planety, m – masa ciała krążącego, np. statku kosmicznego, r – promień orbity, v – prędkość orbitalna.

57 POWRÓT Z ORBITY Pojazdy, które mają w całości powrócić na Ziemię (włączając w to pojazdy załogowe), muszą w jakiś sposób spowolnić lot w górnych warstwach atmosfery oraz uniknąć zderzenia z powierzchnią (hamowanie uderzeniowe) i spalenia w atmosferze. Problem zejścia poniżej prędkości orbitalnych został rozwiązany przez wykorzystanie oporu aerodynamicznego (hamowanie aerodynamiczne), który powoduje wytracenie prawie całej prędkości. Na etapie lotu orbitalnego, wstępne spowolnienie jest realizowane przez impuls hamujący silników rakietowych projektu, który zmienia orbitę, obniżając perygeum, aż do osiągnięcia trajektorii suborbitalnej.

58 HAMOWANIE AERODYNAMICZNE Jest osiągane przez ustawianie powracającego pojazdu kosmicznego tak, aby osłony termiczne były skierowane do atmosfery, aby ochronić pojazd przed wysokimi temperaturami wytwarzanymi przez kompresję atmosfery oraz tarcie wywołane przez przemieszczanie się przez atmosferę z prędkością hipersoniczną. Energia termiczna jest rozpraszana głównie przez kompresyjne ogrzewanie powietrza w fali uderzeniowej przed pojazdem, korzystając z tępego kształtu osłony termicznej, której głównym założeniem jest minimalizacja ciepła przedostającego się do pojazdu.

59 Nawet jeśli pojazd jest satelitą, który po użyciu jest zbędny, większość organizacji zajmujących się lotami kosmicznymi nalega na kontrolowane ponowne wprowadzenie pojazdu w atmosferę Ziemi, aby uniknąć problemu kosmicznych śmieci docierających do powierzchni i mogących spowodować znaczne zniszczenia, a także stwarzać zagrożenie dla życia. Oprócz tego, kontrolowane zniszczenie pojazdów pozwala na minimalizację ilości odpadków znajdujących się na orbicie.

60 PRĘDKOŚCI KOSMICZNE Prędkość kosmiczna - jest to prędkość jaką należy nadać ciału (np. sondzie kosmicznej, rakiecie, wahadłowcowi), aby posiadało na tyle dużą energię kinetyczną, że mogłoby wyrwać się z pola grawitacyjnego Ziemi, Układu Słonecznego, czy też Galaktyki i poruszać w przestrzeni kosmicznej ze stałą prędkością bez korzystania z dodatkowych napędów. Istnieją cztery prędkości kosmiczne.

61 I PRĘDKOŚĆ KOSMICZNA Określana także mianem prędkości kołowej, jest to prędkość, jaką należy nadać ciału, aby weszło na orbitę okołoziemską. Jej wartość wynosi: v I = 7,91 km/s

62 II PRĘDKOŚĆ KOSMICZNA Jest to prędkość jaką należy nadać ciału, aby mogło opuścić całkowicie Ziemię. Jej wartość wynosi: v II = 11,19 km/s

63 III PRĘDKOŚĆ KOSMICZNA Jest to prędkość jaką należy nadać ciału, aby mogło opuścić Układ Słoneczny. Jej wartość wynosi: v III = 16,7 km/s Powyższa wartość prędkości jest prawidłowa tylko w przypadku kiedy ciało wystrzeliwujemy z powierzchni Ziemi w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu obiegowego wokół Słońca. W przypadku innego kierunku wystrzelenia ciało, prędkość ta może osiągnąć nawet wartość 42 km/s.

64 IV PRĘDKOŚĆ KOSMICZNA Jest to prędkość jaką należy nadać ciału, aby mogło opuścić naszą Galaktykę. Jej wartość wynosi: v IV = 130 km/s Powyższa wartość prędkości jest prawidłowa tylko w przypadku nadania mu prędkości o kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu obiegowego Słońca wokół centrum galaktyki. W innym przypadku wartość tej prędkości może nawet wynosić ok. 350 km/s.

65 POGODA KOSMICZNA "Pogoda kosmiczna opisuje warunki w kosmosie które wpływają na Ziemię i ziemskie systemy technologiczne. Nasza pogoda kosmiczna jest konsekwencją zachowania Słońca, natury ziemskiego pola magnetycznego, i naszego położenia w systemie słonecznym. Elementami pogody kosmicznej są takie zjawiska, jak plazma, pola magnetyczne, promieniowanie i materia kosmiczna (blisko Ziemi, ale też w przestrzeni między planetarnej, czasem też w przestrzeni międzygwiezdnej).

66 WPŁYW POGODY KOSMICZNEJ Pogoda kosmiczna wywiera znaczny wpływ w wielu sferach związanych z eksploracją kosmosu i rozwojem technologii kosmicznych. Zmieniające się warunki geomagnetyczne mogą spowodować zmiany w gęstości atmosferycznej powodujące znaczną degradację orbity pojazdu kosmicznego poruszającego się po niskiej orbicie okołoziemskiej. Burze geomagnetyczne wywołane przez zwiększoną aktywność słoneczną mogą potencjalnie "oślepić" czujniki pojazdu czy wpłynąć na działanie pokładowej elektroniki. Zrozumienie warunków środowiska kosmicznego jest także ważne przy projektowaniu osłon i systemów podtrzymywania życia na załogowych pojazdach kosmicznych.

67 ZAŁOGOWY LOT KOSMICZNY Badanie przestrzeni kosmicznej za pomocą statków kosmicznych z ludzką załogą na pokładzie. Pierwszy lot człowieka po orbicie satelitarnej Ziemi odbył się statkiem Wostok 1 w dniu 12 kwietnia 1961, w którym to radziecki kosmonauta Jurij Gagarin jednokrotnie okrążył glob.

68 NIEWAŻKOŚĆ To stan, w którym działające na układ ciał siły zewnętrzne nie wywołują wzajemnych ciśnień (nacisków) części układu na siebie, a wewnętrzne oddziaływania grawitacyjne są pomijalne. W szczególności nieważkość występuje, gdy na ciało działa tylko siła grawitacji. Powoduje to, że obiekt będący w stanie nieważkości traci ciężar, choć jego masa nie ulega żadnym zmianom.

69 KOREKTA BŁĘDNYCH SĄDÓW ZWIĄZANYCH Z NIEWAŻKOŚCIĄ 1. Nieważkość nie jest stanem, w którym na ciało nie oddziałują siły grawitacji. W stacji kosmicznej mamy do czynienia ze stanem nieważkości, chociaż siły grawitacyjnego przyciągania przez Ziemię są tam tylko około 10% mniejsze niż przy jej powierzchni. Stacja lecąca po orbicie kołowej nie spada na Ziemię, jeżeli jej prędkość względem Ziemi osiąga pierwszą prędkość kosmiczną. Stacja ta krąży po orbicie okołoziemskiej dzięki temu, że grawitacja pełni w stosunku do niej funkcję siły dośrodkowej, nadającej stacji przyspieszenie dośrodkowe powodujące zakrzywienie jej toru lotu. 2. W układzie nieinercjalnym związanym ze stacją obserwator odnosi wrażenie, jakby tam nie działały żadne siły, a wszystkie lecące w niej obiekty były nieważkie.

70 3. Nieważkość nie jest także stanem, gdy wszystkie działające na ciało siły grawitacji się równoważą. Taka sytuacja jest we Wszechświecie niezwykle rzadka. Np. w układzie dwóch obiektów występuje tylko w jednym punkcie. 4. Osiągnięcie stanu nieważkości nie wymaga znalezienia się w znacznej odległości od Ziemi, ani też osiągnięcia jakiejś wyróżnionej orbity, na przykład orbity geostacjonarnej. Juliusz Verne w książce Wokół Księżyca popełnił błąd opisując ciążenie podczas podróży z Ziemi na Księżyc. Jego bohaterowie w miarę oddalania się od Ziemi odczuwali coraz mniejszy ciężar, by w punkcie równowagi osiągnąć na godzinę stan nieważkości. Następnie, w miarę dalszego zbliżania się do Księżyca, zaczęli odczuwać rosnący ciężar skierowany ku jego tarczy. Ich pojazd poruszał się ruchem bezwładnym (bez napędu), zatem przez cały czas powinni znajdować się w stanie nieważkości.

71 WPŁYW NIEWAŻKOŚCI NA CZŁOWIEKA Długotrwały brak przyciągania ziemskiego powoduje wiele problemów ze zdrowiem, z których najistotniejszym jest utrata kośćca, w niektórych przypadkach trwała. Innym skutkiem, także bardzo istotnym, jest odwarunkowanie tkanki mięśniowej i układu krwionośnego. Krótkotrwałym efektem zerowej grawitacji jest choroba kosmiczna, mdłości spowodowane przez zaburzenia błędnika wywołane brakiem ciążenia. Stopień tej choroby to rzecz indywidualna. Najgorszą zaobserwowaną reakcją była choroba senatora Jake'a Garna, przez co stworzona została Skala Garna, stopniująca reakcje na chorobę kosmiczną.

72 PROMIENIOWANIE Po znalezieniu się powyżej atmosfery, znacznie zwiększa się wpływ promieniowania na pojazdy i ludzi znajdujące się na orbicie, głównie ze względu na pasy Van Allena, promieniowanie słoneczne i promieniowanie kosmiczne

73 KOSZTY, RYNEK I ZASTOSOWANIE LOTÓW KOSMICZNYCH Obecnie loty kosmiczne są często, ale nie wyłącznie, finansowane przez rządy państw. Istnieje jednak silny rynek startów w celach takich jak telewizja satelitarna, który jest czysto komercyjny, jednak same starty są często przynajmniej częściowo sponsorowane przez rządy. Do zastosowań lotów kosmicznych należą: satelity obserwacyjne Ziemi, takie jak satelita rozpoznawczy lub satelita meteorologiczny, eksploracja kosmosu, turystyka kosmiczna, lecz to mały rynek, satelity telekomunikacyjne, nawigacja satelitarna. Istnieje coraz większe zainteresowanie kwestiami pojazdów kosmicznych i lotami opłacanymi przez firmy lub nawet osoby prywatne. Panuje także opinia, że wysokie koszty dostępu do przestrzeni kosmicznej są spowodowane nieefektywnością instytucji rządowych - koszty biurokracji panującej w NASA są już legendarne. Jeśli firmy byłyby w stanie pracować z większą efektywnością, koszty lotów mogłyby zostać ograniczone. Pojazdy startowe opracowane całkowicie dzięki prywatnemu finansowaniu, takie jak Falcon I, posiadają znacznie mniejsze nominalne koszty startu.

74 CIEKAWOSTKI Od do odbyły się 262 loty załogowe. Pięć lotów zakończyło się śmiercią załogi: Apollo pożar kabiny na Ziemi, Sojuz awaria spadochronu, Sojuz dehermetyzacja kabiny, STS-51L Ch/F eksplozja zbiornika paliwa, STS-107 Co/F rozpad orbitera w atmosferze.

75 LOTY KOSMICZNE W LICZBACH Do dnia dzisiejszego lot orbitalny odbyło 52 kobiet i 457 mężczyzn. Najdłużej przebywał we wszechświecie rosyjski kosmonauta Awidiejew - razem 747,6 dnia. Najstarszą osobą we wszechświecie był 77-letni senator John Lenn, który poleciał dwudziestego dziewiątego października 1998 roku na pokładzie statku Discovery.

76 ŹRÓDŁA prędkości_kosmiczne.html a&sa=N&rls=org.mozilla:pl:official&biw=976&bih=597&tbm=isch&tbnid=WxDFrQT55cl- jM:&imgrefurl=http://www.ateo.pl/tag/kosmos/&docid=1zJLd59fwznBIM&imgurl=http://ww w.ateo.pl/wp- content/uploads/2010/07/ziemia.jpg&w=677&h=508&ei=HxCET9DYAYnltQakr4S1Bg&zo om=1&iact=hc&vpx=399&vpy=175&dur=1532&hovh=194&hovw=259&tx=185&ty=108&si g= &page=1&tbnh=114&tbnw=155&start=0&ndsp=15&ved=1t:4 29,r:2,s:0,i:

77 oczne_takze_w_Polsce.html

78 Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie


Pobierz ppt "Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki."

Podobne prezentacje


Reklamy Google