19E: Umbali wa Mbinguni (Mazoezi)

Kwa ajili ya utafutaji zaidi

Makala

Adams, A. “Ushindi wa Hipparcos.” Astronomia (Desemba 1997): 60. Utangulizi mfupi.

Dambeck, T. “Mission ya Gaia kwa Milky Way.” Sky & Darubini (Machi 2008): 36—39. Utangulizi wa ujumbe wa kupima umbali na nafasi za nyota kwa usahihi usiojulikana.

Hirshfeld, A. “Ukubwa kamili wa Nyota.” Sky & Darubini (Septemba 1994): 35. Mapitio mazuri ya jinsi tunavyopima mwanga, na chati.

Hirshfeld, A. “Mbio ya Kupima Cosmos.” Sky & Darubini (Novemba 2001): 38. Katika parallax.

Trefil, J. puzzling nje Parallax.” Astronomia (Septemba 1998): 46. Juu ya dhana na historia ya parallax.

Turon, C. “Kupima Ulimwengu.” Sky & Darubini (Julai 1997): 28. Juu ya ujumbe wa Hipparcos na matokeo yake.

Zimmerman, R. “Polaris: Nyota ya Bluu ya Kanuni.” Astronomia (Machi 1995): 45. Juu ya variable maarufu ya cepheid na jinsi inavyobadilika.

Websites

ABCs ya Umbali: http://www.astro.ucla.edu/~wright/distance.htm. Mwanaastronomia Ned Wright (UCLA) anatoa primer mafupi juu ya njia nyingi za kupata umbali. Tovuti hii ni katika ngazi ya juu kuliko kitabu chetu, lakini ni mapitio bora kwa wale walio na historia fulani katika astronomy.

Chama cha Marekani cha Waangalizi wa Variable Star (AAVSO): https://www.aavso.org/. Shirika hili la wanaastronomia amateur husaidia kuweka wimbo wa nyota za kutofautiana; tovuti yake ina nyenzo za asili, kuchunguza maelekezo, na viungo.

Friedrich Wilhelm Bessel: http://messier.seds.org/xtra/Bios/bessel.html. Tovuti fupi kuhusu mtu wa kwanza kuchunguza parallax ya stellar, na marejeo na viungo.

Gaia: http://sci.esa.int/gaia/. Habari kutoka kwa ujumbe wa Gaia, ikiwa ni pamoja na picha na blogu ya matokeo ya hivi karibuni.

Hipparchos: http://sci.esa.int/hipparcos/. Background, matokeo, orodha ya data, na rasilimali za elimu kutoka kwa ujumbe wa Hipparchos kuchunguza parallaxes kutoka nafasi. Sehemu zingine ni za kiufundi, lakini wengine hupatikana kwa wanafunzi.

John Goodricke: Mwanaastronomia wa viziwi: http://www.bbc.com/news/magazine-20725639. Makala ya wasifu kutoka BBC.

Wanawake katika Astronomia: http://bit.ly/astronomywomen. Zaidi kuhusu michango ya Henrietta Leavitt na wanawake wengine katika astronomia na vikwazo walivyokabili.

Video

Mission Gaia ya: Kutatua Mbinguni Puzzle: https://www.youtube.com/watch?v=oGri4YNggoc. Inaelezea ujumbe wa Gaia na kile ambacho wanasayansi wanatarajia kujifunza, kutoka Chuo Kikuu cha Cambridge (19:58).

Hipparcos: Njia Ramani ya Stars: https://www.youtube.com/watch?v=4d8a75fs7KI. Video hii ya ESA inaelezea utume wa kupima parallax na matokeo yake (14:32)

Jinsi Big Je Ulimwengu: https://www.youtube.com/watch?v=K_xZuopg4Sk. Mwanaastronomia Pete Edwards kutoka Taasisi ya Fizikia ya Uingereza anajadili ukubwa wa ulimwengu na anatoa utangulizi wa hatua kwa hatua kwa dhana za umbali (6:22)

Tafuta Miss Leavitt: http://perimeterinstitute.ca/videos/...h-miss-leavitt., Video ya majadiliano na George Johnson juu ya utafutaji wake kwa Miss Leavitt (55:09).

Wanawake katika Astronomia: http://www.youtube.com/watch?v=5vMR7su4fi8. Emily Rice (CUNY) anatoa majadiliano juu ya michango ya wanawake kwa astronomia, na mifano mingi ya kihistoria na ya kisasa, na uchambuzi wa mwenendo wa kisasa (52:54).

Shughuli za Kikundi cha

1. Katika sura hii, tunaelezea vipimo mbalimbali ambavyo vimetumika kuanzisha ukubwa wa mita ya kawaida. Kundi lako linapaswa kujadili kwa nini tumebadilisha ufafanuzi wa kitengo chetu cha kipimo katika sayansi mara kwa mara. Ni mambo gani katika jamii yetu ya kisasa yanayochangia ukuaji wa teknolojia? Je, teknolojia “inaendesha” sayansi, au teknolojia ya sayansi “inaendesha” teknolojia? Au unadhani hizo mbili zimeunganishwa sana kwamba haiwezekani kusema ni dereva gani?
2. Cepheids zimetawanyika katika galaxy yetu ya Milky Way, lakini uhusiano wa kipindi cha mwangaza uligunduliwa kutokana na uchunguzi wa Mawingu ya Magellanic, galaksi ya satelaiti inayojulikana sasa kuwa karibu miaka ya nuru 160,000. Ni sababu gani unaweza kutoa kuelezea kwa nini uhusiano haukugunduliwa kutokana na uchunguzi wa cepheids katika Galaxy yetu wenyewe? Je, jibu lako litabadilika kama kulikuwa na nguzo ndogo katika Galaxy yetu ambayo ilikuwa na cepheids 20? Kwa nini au kwa nini?
3. Unataka kuandika pendekezo la kutumia darubini ya Hubble Space kutafuta cepheids angavu zaidi katika galaxy M100 na kukadiria luminosities yao. Ni uchunguzi gani unahitaji kufanya? Fanya orodha ya sababu zote uchunguzi huo ni vigumu kuliko kwanza inaweza kuonekana.
4. Kwa nini kundi lako linafikiria njia nyingi za kumtaja nyota zilizotengenezwa kupitia historia? (Fikiria nyuma siku kabla ya kila mtu kushikamana online.) Je, kuna maeneo mengine ambako vitu vinatajwa kwa kuchanganyikiwa na kiholela? Je, nyota zinatofautiana na matukio mengine ambayo sayansi na fani nyingine huwa na orodha?
5. Ingawa cepheids na nyota za kutofautiana za RR Lyrae huwa na mabadiliko ya mwangaza wao mara kwa mara (wakati wao ni katika hatua hiyo ya maisha yao), nyota zenye kutofautiana hazitabiriki au zinabadilisha tabia zao hata wakati wa maisha ya binadamu moja. Wanaastronomia wa Amateur duniani kote wanafuata nyota hizo za kutofautiana kwa uvumilivu na kwa kuendelea, kutuma uchunguzi wao wa usiku kwenye database kubwa ambazo zinawekwa juu ya tabia ya maelfu ya nyota. Hakuna hata mmoja wa hobbyists ambao hufanya hivyo kulipwa kwa kufanya uchunguzi huo wa maumivu. Je kundi lako kujadili kwa nini wao kufanya hivyo. Je! Umewahi kufikiria hobby ambayo inahusisha kazi nyingi, muda mrefu usiku, mara nyingi usiku wa kazi? Ikiwa ukiangalia nyota zinazobadilika hazizingatii maslahi yako, je, kuna kitu unachofikiri unaweza kufanya kama kujitolea baada ya chuo kikuu ambacho kinakusisimua? Kwa nini?
6. Katika Kielelezo\(19.2.5\) katika Sehemu ya 19.2, mkusanyiko mkubwa wa nyota hutokea katikati ya mlolongo kuu. Je, kundi lako linaweza kutoa sababu kwa nini hii inaweza kuwa hivyo? Kwa nini kuna nyota chache za moto sana na nyota chache za baridi sana kwenye mchoro huu?
7. Katika sura hii, tunazungumzia wanaastronomia wawili ambao walikuwa na uwezo tofauti kuliko wenzao. John Goodricke hakuweza kusikia wala kuongea, na Henrietta Leavitt alijitahidi na kuharibika kwa kusikia kwa maisha yake yote ya watu wazima. Hata hivyo kila mmoja alifanya michango ya msingi katika ufahamu wetu wa ulimwengu. Je, kikundi chako kinajua watu ambao wanashughulikia ulemavu? Ni vikwazo gani ambavyo watu wenye ulemavu tofauti wanakabiliwa nao katika kujaribu kufanya astronomia na nini kifanyike ili kupunguza njia yao? Kwa seti ya rasilimali katika eneo hili, angalia astronomerswithoutborders.org... resources.html.

Mapitio ya Maswali

1. Eleza jinsi vipimo vya parallax vinaweza kutumika kuamua umbali wa nyota. Kwa nini hatuwezi kufanya vipimo sahihi vya parallax zaidi ya umbali fulani?
2. Tuseme umegundua nyota mpya ya kutofautiana ya cepheid. Ni hatua gani unaweza kuchukua ili kuamua umbali wake?
3. Eleza jinsi unavyotumia wigo wa nyota kukadiria umbali wake.
4. Ni njia gani unaweza kutumia ili kupata umbali wa kila moja ya yafuatayo?
   1. Asteroid kuvuka obiti ya Dunia
   2. Wanaastronomia nyota wanaamini kuwa si zaidi ya miaka 50 ya mwanga kutoka Jua
   3. Kikundi kikubwa cha nyota katika Galaxy ya Milky Way ambayo inajumuisha idadi kubwa ya nyota zinazobadilika
   4. Nyota ambayo si ya kutofautiana, lakini ambayo unaweza kupata wigo wazi.
5. Darasa la luminosity na aina ya spectral ya nyota yenye joto la ufanisi la 5000 K na mwanga wa 100 L _Sun?

Maswali ya mawazo

1. Mita hiyo ilifafanuliwa upya kama kumbukumbu ya Dunia, kisha kwa kryptoni, na hatimaye kwa kasi ya mwanga. Kwa nini unadhani hatua ya kumbukumbu ya mita iliendelea kubadilika?
2. Wakati mita ni kitengo cha msingi cha urefu, umbali mkubwa unaosafiri na wanadamu hupimwa kwa maili au kilomita. Kwa nini unafikiri hii ni?
3. Umbali zaidi katika Galaxy hupimwa kwa miaka ya mwanga badala ya mita. Kwa nini unadhani hii ndiyo kesi?
4. AU hufafanuliwa kama umbali wa wastani kati ya Dunia na Jua, si umbali kati ya Dunia na Jua. Kwa nini hii inahitaji kuwa kesi?
5. Je, itakuwa faida gani ya kufanya vipimo vya parallax kutoka Pluto badala ya kutoka duniani? Je, kuna hasara?
6. Parallaxes hupimwa katika sehemu ndogo za arcsecond. Arcsecond moja ni sawa na 1/60 arcmin; arcminute ni, kwa upande wake, 1/60 ya shahada (°). Ili kupata wazo la jinsi 1° kubwa ni, kwenda nje usiku na kupata Big Dipper. Nyota mbili za pointer kwenye ncha za bakuli ziko mbali na 5.5°. Nyota mbili zilizo juu ya bakuli ziko mbali na 10°. (Daraja kumi pia ni juu ya upana wa ngumi yako wakati uliofanyika kwa urefu wa mkono na makadirio dhidi ya anga.) Mizar, nyota ya pili kutoka mwisho wa kushughulikia Big Dipper, inaonekana mara mbili. Nyota iliyofadhaika, Alcor, iko takriban arcmin 12 kutoka Mizar. Kwa kulinganisha, kipenyo cha mwezi kamili ni karibu 30 arcmin. Ukanda wa Orion ni takriban 3° mrefu. Kuweka haya yote katika akili, kwa nini ilichukua hadi 1838 kufanya vipimo vya parallax hata nyota zilizo karibu?
7. Kwa karne nyingi, wataalamu wa astronomia walijiuliza kama comets ni vitu vya kweli vya mbinguni, kama sayari na nyota, au jambo lililotokea katika anga ya Dunia. Eleza jaribio la kuamua ni ipi kati ya uwezekano huu wawili ni sahihi.
8. Jua liko karibu sana na Dunia kuliko nyota zilizo karibu, hata hivyo haiwezekani kupima kwa usahihi parallax ya mchana ya Jua ikilinganishwa na nyota kwa kupima msimamo wake kuhusiana na vitu vya nyuma angani moja kwa moja. Eleza kwa nini.
9. Wakati mwingine parallaxes ya nyota hupimwa jamaa na nafasi za galaxi au vitu vya mbali vinavyoitwa quasars. Kwa nini hii ni mbinu nzuri?
10. Kukadiria darasa la mwangaza wa nyota M ni muhimu zaidi kuliko kuipima kwa nyota ya O ikiwa unaamua umbali wa nyota hiyo. Kwa nini ni kwamba kesi?
11. Kielelezo\(19.3.1\) katika Sehemu ya 19.3 ni curve mwanga kwa mfano cepheid variable Delta Cephei. Ung'ao wa nyota hii unalinganishaje na ule wa Jua?
12. Ni ipi kati ya yafuatayo unaweza kuamua kuhusu nyota bila kujua umbali wake, na ambayo huwezi kuamua: kasi ya radial, joto, mwangaza wa dhahiri, au mwanga? Eleza.
13. Nyota ya G2 ina mwangaza mara 100 ile ya Jua. Ni nyota ya aina gani? Je, radius yake inalinganishaje na ile ya Jua?
14. Nyota ina halijoto ya KK 10,000 na mwangaza wa 10—2 L _Jua. Ni nyota ya aina gani?
15. Ni faida gani ya kupima umbali wa parallax na nyota ikilinganishwa na mbinu zetu nyingine za kupima umbali?
16. Je, ni hasara gani ya njia ya parallax, hasa kwa kusoma sehemu za mbali za Galaxy?
17. Luhman 16 na WISE 0720 ni dwarf kahawia, pia inajulikana kama nyota zilizoshindwa, na ni baadhi ya majirani wapya walio karibu zaidi na Dunia, lakini waligunduliwa tu katika muongo uliopita. Kwa nini unafikiri walichukua muda mrefu ili kugunduliwa?
18. Nyota nyingi zilizo karibu na Jua ni dwarfs nyekundu. Hii inatuambia nini kuhusu tukio la kutengeneza nyota katika galaxi yetu?
19. Kwa nini itakuwa rahisi kupima sifa za cepheids za chini za mwanga kuliko zile zenye mwanga zaidi?
20. Henrietta Leavitt alipogundua uhusiano wa kipindi cha mwangaza, alitumia nyota za cepheid zilizokuwa zote ziko katika Wingu Kubwa la Magellanic. Kwa nini alihitaji kutumia nyota katika galaxy nyingine na sio cepheids iliyoko Milky Way?

Kujihesabu mwenyewe

1. Mwanaastronomia wa rada ambaye ni mpya katika kazi hiyo anadai kuwa alituma mawimbi ya redio kwa Jupiter na kupokea echo hasa dakika 48 baadaye. Je, unamwamini? Kwa nini au kwa nini?
2. Probe ya New Horizons ilipita Pluto mwezi Julai 2015. Wakati huo, Pluto ilikuwa karibu 32 AU kutoka Dunia. Ilichukua muda gani kwa mawasiliano kutoka kwa probe kufikia Dunia, kutokana na kwamba kasi ya mwanga katika km/hr ni 1.08 × 10 ⁹?
3. Tathmini muda wa kiwango cha juu na cha chini inachukua ishara ya rada kufanya safari ya pande zote kati ya Dunia na Venus, ambayo ina mhimili wa semimajor wa 0.72 AU.
4. Mpango wa Apollo (sio misioni ya mwezi na wanaanga) unaofanywa katika Apache Point Observatory hutumia darubini ya 3.5-m kuelekeza lasers kwenye retro-reflectors iliyoachwa kwenye Mwezi na wanaanga wa Apollo. Ikiwa Mwezi ni umbali wa kilomita 384,472, takriban muda gani waendeshaji wanahitaji kusubiri kuona mwanga wa laser kurudi duniani?
5. Mwaka 1974, darubini ya Redio ya Arecibo nchini Puerto Rico ilitumiwa kusambaza ishara kwa M13, kundinyota yenye nyota takriban umbali wa miaka ya nuru 25,000. Ujumbe huu utachukua muda gani kufikia M13, na ujumbe huo umesafiri hadi sasa (katika miaka ya nuru)?
6. Onyesha kwamba pc 1 ni sawa na kilomita 3.09 × 10 ¹³ na kwamba pia ni sawa na miaka 3.26 ya mwanga. Onyesha mahesabu yako.
7. Parallaxes bora zilizopatikana na Hipparcos zina usahihi wa 0.001 arcsec. Ikiwa unataka kupima umbali wa nyota kwa usahihi wa 10%, parallax yake lazima iwe mara 10 kubwa kuliko kosa la kawaida. Jinsi mbali unaweza kupata umbali kwamba ni sahihi kwa 10% na data Hipparcos? Disk ya Galaxy yetu ni miaka 100,000 ya mwanga wa kipenyo. Ni sehemu gani ya kipenyo cha disk ya Galaxy ni umbali ambao tunaweza kupima parallaxes sahihi?
8. Wanaastronomia daima wanafanya kulinganisha kati ya vipimo katika astronomia na jambo ambalo linaweza kuwa linalojulikana zaidi. Kwa mfano, kurasa za wavuti za Hipparcos zinatuambia kwamba usahihi wa kipimo cha 0.001 arcsec ni sawa na angle iliyofanywa na mpira wa golf inayotazamwa kutoka kote Bahari ya Atlantiki, au kwa pembe iliyofanywa na urefu wa mtu kwenye Mwezi kama inavyotazamwa kutoka duniani, au kwa urefu wa ukuaji wa nywele za binadamu katika sekunde 10 kama kuonekana kutoka mita 10 mbali. Tumia mawazo katika Mfano\(19.2.2\) katika Sehemu ya 19.2 ili kuthibitisha moja ya kulinganisha mbili za kwanza.
9. Gaia itakuwa na kuboresha sana usahihi juu ya vipimo vya Hipparcos. Kutokuwa na uhakika wa wastani kwa wengi wa Gaia parallaxes itakuwa karibu 50 microarcsec, au 0.00005 arcsec. Ni mara ngapi bora kuliko Hipparcos (tazama Zoezi 7) ni usahihi huu?
10. Kutumia mbinu sawa na kutumika katika Zoezi la 7, ni mbali gani Gaia inaweza kutumika kupima umbali na kutokuwa na uhakika wa 10%? Ni sehemu gani ya disk ya Galactic ambayo hii inafanana na?
11. Jicho la mwanadamu lina uwezo wa azimio la angular la karibu arcminute moja, na umbali wa wastani kati ya macho ni takriban 2 ndani. Kama blinked na kuona kitu hoja kuhusu arcmin moja katika, jinsi mbali na wewe ni? (Kidokezo: Unaweza kutumia kuanzisha katika Mfano\(19.2.2\) katika Sehemu ya 19.2 kama mwongozo.)
12. Je, ni bora zaidi azimio la spacecraft ya Gaia ikilinganishwa na jicho la mwanadamu (ambayo inaweza kutatua kuhusu arcmin 1)?
13. Mfumo uliogunduliwa hivi karibuni karibu na Dunia ni jozi ya dwarfs kahawia inayojulikana kama Luhman 16. Ina umbali wa miaka ya mwanga 6.5. Ni parsecs ngapi hii?
14. Je, parallax ya Luhman 16 (tazama zoezi la awali) itakuwa kama kipimo kutoka duniani?
15. Probe ya New Horizons iliyopitishwa na Pluto wakati wa Julai 2015 ni mojawapo ya spacecraft ya haraka zaidi iliyowahi kukusanyika Ilikuwa ikihamia saa takriban 14 km/s wakati ulipokwenda na Pluto. Ikiwa itaendelea kasi hii, itachukua muda gani New Horizons kufikia nyota iliyo karibu zaidi, Proxima Centauri, ambayo iko karibu miaka ya nuru 4.3? (Kumbuka: Haielekezi katika mwelekeo huo, lakini unaweza kujifanya kuwa ni.)
16. Nini mali ya kimwili ni tofauti kwa M giant na mwanga wa 1000 L _Sun na M kibete na mwanga wa 0.5 L _Sun? Ni mali gani ya kimwili ni sawa?