DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Zespół Szkół Chemicznych ID grupy: 97/39_MF_G2 Opiekun: ANNA NOWAK Kompetencja: matematyczno - fizyczna Temat projektowy: NIEBO NAD GŁOWĄ. Semestr/rok szkolny: 4 2011/2012

Niebo w czasie zachodu Słońca

NIEBO część atmosfery lub przestrzeni kosmicznej widzianej z powierzchni dowolnego obiektu astronomicznego. Czasami niebo definiowane jest również jako gęsta powłoka atmosferyczna planety. Jako pojęcie astronomiczne niebo określane jest mianem sfery niebieskiej. Jest to umowne sklepienie, na którym Słońce, Księżyc, planety i gwiazdy przemieszczają się. Sfera niebieska podzielona jest na obszary zwane konstelacjami.

Niebo widziane z Ziemi W dzień niebo widziane z Ziemi ma kolor modry (intensywny niebieski), ponieważ światło słoneczne ulega rozproszeniu przez molekuły powietrza, natomiast nocą ma wygląd czarnej powierzchni, czasami pokrytej gwiazdami (w zależności od zachmurzenia). Na niebie, w zależności od aktualnych warunków atmosferycznych dostrzegalne jest Słońce, Księżyc, planety oraz gwiazdy. Naturalnymi zjawiskami widzianymi na niebie są chmury, tęcze, zorze polarne oraz opady atmosferyczne i pioruny występujące podczas burz. Człowiek także przyczynił się do zjawisk obserwowanych na niebie. Wskutek jego działalności, często ponad dużymi miastami tworzy się smog, natomiast w ciągu nocy występuje tzw. zanieczyszczenie świetlne.

Chmury w odcieniach czerwieni podczas zachodu Słońca

Luminancja i kolory nieba Kolor nieba w słoneczny dzień, w wyniku rozpraszania Rayleigha postrzegany jest przez oko ludzkie jako gradient – ciemnoniebieski przy zenicie i jasnoniebieski blisko horyzontu. Dzieje się tak, ponieważ światło, które dobiega do obserwatora z góry przenika przez 1/38 masy powietrza, przez którą musi przeniknąć światło dobiegające wzdłuż horyzontu. Tak więc zenitalne promienie Słońca rozpraszane są przez znacznie mniejszą ilość cząsteczek powietrza niż promienie dobiegające z okolic horyzontu, stąd różnica w kolorach nieba. Niebo może przybierać również inne barwy, takie jak czerwona, pomarańczowa i żółta (zwłaszcza podczas zachodu i wschodu Słońca) oraz czarna w ciągu nocy. Rozproszenie światła w atmosferze powoduje także jego częściową polaryzację.

Widok z samolotu. Gradient koloru nieba – od jasnoniebieskiego przy horyzoncie do czarnoniebieskiego wokół zenitu.

Obserwacja nocnego nieba Najbliższą i najlepiej widoczną z Ziemi gwiazdą jest Słońce. Znajduje się ono w centrum Układu Słonecznego, w średniej odległości 150 milionów kilometrów od naszej planety. Jego bliskość sprawia, że na półkuli, którą akurat oświetla, występuje znaczne rozproszenie światła na cząsteczkach powietrza, przez co inne gwiazdy zostają przyćmione i nie są widoczne. Próby obserwacji Słońca gołym okiem bez specjalistycznych przyrządów mogą prowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia wzroku. Terminu "gwiazda" najczęściej jednak używa się w odniesieniu do innych ciał niebieskich o podobnych do Słońca właściwościach, lecz dużo bardziej oddalonych. Gdy pozwalają na to warunki pogodowe, czyli nocne niebo nie jest zachmurzone ani zamglone i nie występuje znaczne zanieczyszczenie świetlne, są one widoczne na nim jako różnokolorowe, migoczące z uwagi na wpływ ziemskiej atmosfery, nieruchome w stosunku do siebie nawzajem i innych obiektów na niebie (z wyjątkiem ciał Układu Słonecznego) świetliste punkty.

Gwiazdy wykazują wysoki stopień zróżnicowania pod względem jasności obserwowanej. Za ten stan rzeczy odpowiada duża różnorodność zarówno wśród dzielących nas od nich odległości, jak i wśród ich wielkości absolutnych. Wielka gwiazda może być dziesiątki tysięcy razy jaśniejsza od mało masywnej, przykładowo jedna z najbliższych Ziemi gwiazd, Alfa Centauri, jest dopiero trzecią najjaśniejszą gwiazdą na niebie, najjaśniejszą zaś jest leżący ponad dwa razy dalej Syriusz. Drugą najjaśniejszą gwiazdą nieba jest Kanopus, żółty nadolbrzym 70 razy bardziej odległy od Ziemi niż Alfa Centauri, lecz za to 20 000 razy od niej jaśniejszy.

Gołym okiem można, przy sprzyjających warunkach pogodowych, dostrzec około 3-4 tysiące gwiazd, dokładna ich liczba zależy od czasu i miejsca obserwacji − regiony nieba o największym zagęszczeniu gwiazd położone są w okolicachDrogi Mlecznej. Niebo na półkuli północnej jest bardziej rozgwieżdżone zimą, niż latem, mimo że to w lecie znajduje się na nim Centrum Drogi Mlecznej. Najwięcej gwiazd można obserwować z półkuli południowej, szczególnie latem.

Instrumenty obserwacyjne Współcześnie do obserwacji gwiazd używa się szeregu specjalistycznych przyrządów : teleskopów, umieszczonych zarówno na powierzchni Ziemi, jak i w przestrzeni kosmicznej. Te ostatnie mogą pracować niezależnie od pory dnia na Ziemi, gdyż nie ogranicza ich wpływ ziemskiej atmosfery, spektroskopów — urządzeń służących do rejestracji widma promieniowania elektromagnetycznego obserwowanych obiektów, fotometrów — instrumentów mierzących światłość, polarymetrów, przy użyciu których określa się stopień polaryzacji promieniowania elektromagnetycznego.

Refraktor apochromatyczny fluorytowy.

Ludzkie oko w obserwacji zastąpiły nośniki trwale rejestrujące obraz, początkowo były to płyty fotograficzne, obecnie są to najczęściej cyfrowe matryce CCD. Najważniejszym osiągnięciem w dziedzinie eliminowania powodowanych przez atmosferę ziemską zakłóceń jest zastosowanie układów optyki adaptatywnej. Pozwalają one w przypadku największych teleskopów, takich jak Large Binocular Telescope czy należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego Very Large Telescope, osiągać zdolność rozdzielczą przewyższającą możliwości Teleskopu Hubble'a (lecz nie dorównują mu w dalszym ciągu pod względem pola widzenia). Istnieją jednak obszary obserwacji, które bezwzględnie wymagają wyniesienia teleskopów w przestrzeń kosmiczną. W szczególności całkowita nieprzezroczystość atmosfery dla promieniowania rentgenowskiego i gammapowoduje, że teleskopy prowadzące badania w tych zakresach są umieszczane wyłącznie poza Ziemią.

Kosmiczny Teleskop Hubble'a

Kosmiczny Teleskop Hubble'a  teleskop poruszający się po orbicie okołoziemskiej, nazwany na cześć amerykańskiego astronoma Edwina Hubble'a. Został wyniesiony na orbitę przez prom kosmiczny Discovery podczas misji STS-31 dnia 24 kwietnia 1990. Od momentu wystrzelenia w 1990 roku, teleskop stał się jednym z najważniejszych przyrządów w historii astronomii. HST( Hubble Space Telescope ) jest efektem współpracy NASA i ESA, wspólnie z teleskopami Comptona, Chandra oraz Spitzera jest częścią programu Great Observatories.

Hubble to jedyny teleskop serwisowany przez astronautów w przestrzeni kosmicznej. Dotychczas odbyły się cztery misje serwisowe. Pierwsza misja serwisowa miała miejsce w grudniu 1993 roku. Misje 2, 3A oraz 3B wykonały niezbędne naprawy podzespołów oraz dokonały wymiany niektórych instrumentów obserwacyjnych na nowocześniejsze. Po katastrofie promu Columbia w 2003 roku, piąta misja serwisowa została ze względów bezpieczeństwa zawieszona. Dopiero 31 października 2006 roku, administrator NASA Mike Griffin wyraził na nią zgodę (planowanej na 8 października 2008 roku). Opóźnienia w realizacji planu startów wahadłowców oraz awaria samego teleskopu spowodowały kolejne przesunięcie terminu misji na 12 maja 2009 roku (misja STS-125).

Emisyjna Mgławica Orzeł – jedno z najsłynniejszych zdjęć teleskopu Hubble'a

Gwiazdozbiory Kilkaset widocznych na niebie gwiazd wyróżnia się blaskiem. Układają się one w charakterystyczne konfiguracje, określane mianem gwiazdozbiorów lub konstelacji. Gwiazdy tworzące konstelacje najczęściej nie są ze sobą w żaden sposób powiązane. Mimo pozornej bliskości, wynikającej z położenia na sferze niebieskiej, z reguły znajdują się one w bardzo różnych odległościach od Ziemi i od siebie nawzajem. Gwiazdozbiory pojawiły się najprawdopodobniej w epoce paleolitu, obecne były w większości cywilizacji, choć w różnych kulturach znacząco różniły się od siebie. Ich głównymi zastosowaniami były orientacja na niebie oraz pomoc w nawigacji.

Zestawy gwiazd nie umieszczone w oficjalnym katalogu nazywa się asteryzmami. Termin ten odnosi się między innymi do historycznych konstelacji cywilizacji zachodniej i gwiazdozbiorów innych kultur. Nazwy wielu gwiazdozbiorów nieba północnego mają swoje korzenie w mitologii greckiej (na przykład konstelacje Oriona, Kasjopei czy Andromedy), zaś duży odsetek konstelacji nieba południowego nosi nazwy instrumentów naukowych lub urządzeń technicznych (choćby gwiazdozbiory Lunety, Mikroskopu lub Pompy).

Gwiazdozbiory nieba północnego

Historia obserwacji Ludzie obserwowali gwiazdy już w początkach swojego istnienia, działania te stanowiły pierwszą znaną człowiekowi formę astronomii. Prowadzenie badań astronomicznych motywowały względy zarówno poznawcze, jak i religijne, a także chęć zastosowania ich rezultatów do przewidywania wydarzeń. Wczesna astronomia była nierozerwalnie powiązana z astrologią, która stanowiła źródło zarówno wiedzy, jak i władzy. Dopiero upowszechnienie metody naukowej doprowadziło do rozdzielenia tych dwóch dyscyplin. Gwiazdy odgrywały dużą rolę w rozwoju cywilizacji na całym świecie. Stanowiły istotny element wierzeń religijnych oraz znajdowały liczne zastosowania praktyczne. Wielu starożytnych astronomów sądziło, że zostały one na trwałe umieszczone na sferze niebieskiej i że są niezmienne.

Starożytni obserwatorzy nieba wyobrażali sobie, że rzucające się w oczy układy gwiazd tworzą figury, które utożsamiali oni z elementami natury lub lokalnej mitologii.  Gwiazdozbiorów używano do wnioskowania o pozycji Słońca oraz śledzenia ruchów planet. Pozorny ruch Słońca względem znajdujących się za nim gwiazd oraz horyzontu stanowił podstawę rozlicznych kalendarzy, używanych między innymi do wyznaczania harmonogramów prac rolniczych. Powszechnie stosowany prawie na całym świecie kalendarz gregoriański to kalendarz słoneczny, którego konstrukcja opiera się na kącie nachylenia osi ruchu obrotowego Ziemi względem najbliższej jej gwiazdy, czyli właśnie Słońca.

Mechanika nieba dział astronomii zajmujący się badaniem i formułowaniem matematycznej teorii ruchu ciał niebieskich Mechanika nieba dotyczyła pierwotnie ruchów planet. Obecnie zajmuje się wszelkimi ciałami niebieskimi, poruszającymi się pod wpływem wzajemnych oddziaływań: od sztucznych satelitów Ziemi poprzez ruchy gwiazd w układach wielokrotnych aż do ruchów galaktyk. W większej części opiera się na mechanice klasycznej, jednak część wyników uzyskana jest przy zastosowaniu mechaniki relatywistycznej (np. ruch peryhelium Merkurego).

W podstawowej swej części, mechanika nieba oparta jest na wyznaczaniu perturbacji (zaburzeń) wprowadzanych do ruchu ciał poprzez wzajemne oddziaływania. Tego rodzaju obliczenia pozwalają na określanie z dużą dokładnością położeń ciał, a także na przewidywanie istnienia niewidocznych obiektów na podstawie wywoływanych przez nie zaburzeń. Przykładem takiego przewidywania było odkrycie Neptuna oraz nowej planety w układzie planetarnym pulsara. W najprostszych rozważaniach ruch ciała po orbicie można opisać korzystając z praw Keplera. Stosują się one do przypadku, gdy rozważamy tylko dwa ciała, a ich

Najważniejsze osiągnięcia mechaniki nieba Do ważniejszych osiągnięć mechaniki nieba można zaliczyć: Opracowanie analitycznych teorii ruchu planet (P.S.Laplace, J.L.Lagrange, S. Newcomb) Teorii ruchu Księżyca (P.Hansen, G.W.Hill, E.W.Brown), Odkrycie Neptuna na podstawie analizy perturbacji w ruchu Urana (U.J.Leverrier, J.C.Adams), Wprowadzenie metod jakościowych badań ruchu (H.Poincare, A.M.Lapunow). W XX w. mechanika nieba przeżywa renesans rozwiązując nowe problemy, których dostarczają loty kosmiczne oraz maszyny cyfrowe. Równocześnie rozwijają dalej się metody jakościowe (przez wprowadzenie np. elementów topologii), co umożliwia postęp w badaniach stabilności rozwiązań równań ruchu.

MIKOŁAJ KOPERNIK - 19.02.1473 - 24.05.1543 Mikołaj Kopernik to polski astronom, matematyk, ekonomista, lekarz, urodzony w 1473 r. w Toruniu przy ul. św. Anny (obecnie: Kopernika). Wszechstronnie wykształcony, studiował nauki przyrodnicze, w tym metody obserwacji astronomicznych, na Akademii Krakowskiej, prawo w Bolonii i medycynę w Padwie. W 1503 doktoryzował się z prawa kanonicznego. Po powrocie do Polski mieszkał w Lidzbarku Warmińskim, Fromborku (1510), Olsztynie (1520 - 1521, w czasie wojny polsko - krzyżackiej). Tam też przeprowadzał obserwacje astronomiczne i pisał swoje dzieła.

Teoria systemu heliocentrycznego Kopernika Wynikiem długoletnich badań astronomicznych Mikołaja Kopernika było dzieło "O obrotach". Dzieło to wywołało przewrót w nauce i dotychczasowym poglądzie na świat. Teoria Kopernika stała jednak w sprzeczności z poglądami głoszonymi przez Kościół o nieruchomości Ziemi i zwolennicy kopernikowskich teorii o budowie świata byli uważani za heretyków. Dzieło Kopernika znalazło się na tzw. indeksie, czyli w spisie książek zakazanych. Z upływem czasu zwyciężyły słuszne poglądy Kopernika

Zasługa Kopernika Największą zasługą Kopernika było obalenie błędnej teorii geocentrycznej i stworzenie teorii heliocentrycznej, według której Słońce znajduje się w środku układu planetarnego, a Ziemia jest jedną z planet obiegających Słońce. Kopernik jest twórcą teorii o obiegowym i wirowym ruchu Ziemi. Pogląd Kopernika utrwalony został przez późniejszych uczonych takich jak: Galileusz, Kepler i Newton.

Eratostenes grecki matematyk, astronom, filozof, geograf i poeta. Wyznaczył obwód Ziemi oraz oszacował odległość od Słońca i Księżyca do Ziemi. Twierdził, że, płynąc na zachód od Gibraltaru, można dotrzeć do Indii. Jako pierwszy zaproponował wprowadzenie roku przestępnego, czyli wydłużonego o jeden dodatkowy dzień w kalendarzu.

Najważniejsze dzieła Eratostenesa to: Geographica – trzytomowe dzieło zawierające podstawy geografii matematycznej i geografii fizycznej (zachowane we fragmentach) Catasterismi – dzieło astronomiczne Peri komodias – rozprawa o dawnej komedii Był również badaczem twórczości Homera – ustalił datę zdobycia Troi na rok 1184 p.n.e., czyli nieodbiegającą od współczesnych szacunków. Podał sposób znajdowania liczb pierwszych – sito Eratostenesa. Przejął po Apolloniosie z Rodos zarządzanie Biblioteką Aleksandryjską. W wieku 80 lat, nie mogąc pogodzić się z utratą wzroku, zagłodził się na śmierć.

Klaudiusz Ptolemeusz  grecki uczony pochodzący z Tebaidy, który kształcił się i działał w Aleksandrii. Napisał wiele dzieł z dziedziny matematyki, astronomii, geografii i muzyki. jego poglądy na budowę świata na wiele stuleci ugruntowały pogląd geocentryczny, który porzucił dopiero Mikołaj Kopernik. Ptolemeusz był też twórcą modelu ruchu ciał niebieskich, kombinującego dwa zasadnicze modele ruchu planet podane przez Hipparcha - ekscentryk oraz deferent z epicyklem. Innowacją Ptolemeusza było poszerzenie tego modelu o pojęcie ekwantu.

W dziele Geografia znanym także jako Nauka geograficzna lub Wstęp do geografii, traktował geografię jako naukę przedstawiania Ziemi za pomocą rysunku. Znana mu była kulistość Ziemi i do swoich map stosował projekcję powierzchni kuli na płaszczyznę. Jako odniesienie dla długości geograficznej przyjął południk Ferro, używany aż do XIX wieku; jego definicja szerokości geograficznej (równik 0°,bieguny ±90°) obowiązuje do dziś. Zajmował się także obliczeniami obwodu Ziemi Eratostenesa i Posejdoniosa. Przejął błędne rezultaty tego drugiego, w następstwie czego w późniejszej literaturze przyjmowano, że obwód Ziemi wynosi ok. 17.000mil morskich (ok. 31.500 km). Przedstawił hipotezę o istnieniu nieznanego wówczas kontynentu południowego Terra Australis.

Wszechświat Wszechświat – 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.

Mapa mikrofalowego promieniowania tła, pokazująca obraz wczesnego Wszechświata (na podstawie danych zebranych przez sondę WMAP)

Obserwacje astronomiczne pokazują, że Wszechświat istnieje od 13,75 ± 0,11 miliarda lat. Średnica obserwowalnego Wszechświata to około 92 miliardy lat świetlnych. Zgodnie ze współczesną wiedzą Wszechświat powstał z osobliwości (punktu, w którym była skupiona cała jego materia i energia) w Wielkim Wybuchu. Od tego momentu Wszechświat powiększył się do obecnej postaci, prawdopodobnie przechodząc przez krótki okreskosmologicznej inflacji, która spowodowała, że jego gęstość jest równa gęstości krytycznej. Wielki Wybuch i ekspansja Wszechświata zostały potwierdzone przez różne niezależne obserwacje. Odkryto także, że ekspansja Wszechświata przyspiesza, oraz że większość materii i energii Wszechświata ma całkowicie inną postać niż to, co bezpośrednio obserwujemy.

Wielki Wybuch 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 sięWszechświat (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.

Historia teorii Wielkiego Wybuchu Przed powstaniem teorii Wielkiego Wybuchu obowiązywał powszechnie uznawany pogląd, że Wszechświat jest niezmiennym i nieporuszającym się układem galaktyk. Pogląd ten wyrażał także Albert Einstein. Teoria Wielkiego Wybuchu została wypracowana na podstawie rozważań teoretycznych próbujących wyjaśnić obserwacje astronomiczne. Obserwatorzy zauważyli, że większość "mgławic spiralnych" oddala się od Ziemi, ale nie byli jeszcze świadomi kosmologicznych implikacji tego faktu (ani tego, że te "mgławice spiralne" to w rzeczywistości galaktyki).

Inflacja kosmologiczna Hipoteza kosmologiczna zaproponowana przez Alana Gutha (1981). Według niej wczesny Wszechświat przeszedł przez fazę szybkiego rozszerzenia się spowodowanego ujemną energią gęstości próżni(dodatnie ciśnienie próżni. Ekspansja ta może być modelowana przez niezerową stałą kosmologiczną. Bezpośrednią konsekwencją jest wniosek, że cały obserwowalny wszechświat początkowo był skoncentrowany w bardzo małym obszarze połączonym więzami przyczynowo-skutkowymi. Kwantowe fluktuacje w tym mikroskopijnym obszarze urosły do rozmiarów kosmicznych i stały się zaczątkami struktur kosmicznych.

Tarcza Sobieskiego  mały gwiazdozbiór nieba północnego, leżący w pobliżu równika niebieskiego. Nazwany przez Jana Heweliusza w 1683 roku dla uczczeniazwycięstwa wojsk polskich Sobieskiego pod Wiedniem. Jest to jeden z 88 współcześnie rozróżnianych gwiazdozbiorów. Ma przedstawiać herb Janina (Tarcza), króla Polski Jana III Sobieskiego z godłem krzyża Jezusa Chrystusa. Obok Ciołka Poniatowskiego, jest to jedyna konstelacja, powiązana z rzeczywistą postacią z historii nowożytnej.

Herb Tarcza Jana III Sobieskiego