Základy astronomie a astrofyziky

Sylabus

Astronomické souřadnicové soustavy na sféře a maticový formalismus jejich transformací.

Efemeridová astronomie. Řešení nerušeného pohybu dvou těles (dráhy tvaru kuželoseček, Keplerovy zákony). Popis poruch a omezeného problému tří těles.

Astrometrie. Jevy ovlivňující souřadnice - refrakce, paralaxa, aberace, vlastní pohyb, precese, nutace. Přístroje pro pozemskou astrometrii, interferometry, astrometrické družice. Dopplerův jev.

Přesný čas. Hvězdný čas, rovnice ekvinokcií. Pravý a střední sluneční čas, časová rovnice. Atomový čas, časy UT1, UTC, pohyb pólu; časy TDT/TT, TDB, čas GPS. Juliánské datum a jeho modifikace.

Pohyby těles sluneční soustavy. Popis pohybu planet, pohyby Měsíce. Nástin výpočtů zatmění Slunce a Měsíce. Zákryty hvězd tělesy sluneční soustavy.

Výpočet elementů dráhy z pozorovaných poloh: Laplaceova metoda (z počátečních podmínek polohy a rychlosti v kartézských souřadnicích), Gaussova metoda (ze tří pozorování planetky na obloze, z více pozorování), Olbersova metoda (ze tří pozorování komety na parabolické dráze).

Jednotky a veličiny v astronomii a astrofyzice.

Elektromagnetické záření, zákony vyzařování absolutně černého tělesa.

Klasické metody pozorování hvězd. Spektrální klasifikace, třídy svítivosti, vícerozměrná klasifikace, Hertzsprungův-Russellův diagram (HRD), barevný diagram pro kulové a otevřené hvězdokupy.

Vývoj hvězd v HRD. Klasifikace proměnných hvězd a jejich místa v HRD.

Pulsující proměnné hvězdy: Cefeidy, RR Lyrae, miridy a nepravidelné proměnné. 

Vztah perioda-svítivost, určování vzdálenosti pomocí cefeid. Baadeova-Wesselinkova metoda. Eruptivní proměnné: Novy a supernovy, světelné křivky a spektra supernov, radiální rychlosti, světelné echo.

Zákrytové, spektroskopické a vizuální dvojhvězdy. Exoplanety.

Naše Galaxie. Stavba, kinematika a dynamika, rotace. Oortovy konstanty. Galaktické jádro.

Galaxie a kvazary. Hubblova klasifikace galaxií. Aktivní galaxie a kvasary. Objekty typu BL Lac. Rádiové galaxie, výtrysky.

Optické systémy teleskopů: Newton, Cassegrain,Gregory, Schmidt, Maksutov. Principy mechanické konstrukce a řízení teleskopů. Aktivní a adaptivní optické systémy. Teleskopy na družicích - příklady IUE, IRAS, HST, Hipparcos, Kepler...

Fotometrie. Detektory záření - lidské oko, fotografická emulze, fotonásobič. Fotoelektrické fotometry. Princip CCD detektoru. Fotometrické systémy a jejich aplikace. Ultrafialová a infračervená fotometrie. Fotometrické filtry, barevný systém UBVRI. Diferenciální a absolutní fotometrie. Exktince. Kalibrace. Zpracování fotometrických měření.

Spektroskopie. Principy spektroskopie. Optický hranol a difrakční mřížka. Disperzní křivka. Spektrograf. Mikrofotometr. Srovnávací spektrum. Nekonvenční spektroskopie. Atlasy spekter, tabulky spektrálních čar. Zpracování spekter - radilání rychlosti.

Radioastronomie. Antény. Přijímače. Bodové a plošné objekty, spojité a čarové záření. Interferometrie, aperturní syntéza, VLBI. Radarová rovnice

Ultrafialová, rentgenová a gama astronomie.

Přístroje sluneční fyziky. Helioskopický okulár, celostat, sluneční spektrograf, koronograf

Vlastnosti a detekce polarizovaného světla. Stokesovy parametry. Polarimetr, Wollastonův polarizátor

Detekce kosmického záření, neutrin a gravitačních vln. Projekt LIGO.

Praktikum (0/2) obsahuje

- zpracování úloh např. z fotometrie a spektroskopie v počítačové laboratoři

- řešení příkladů k přednášce

- seznámení s přístroji a organizací výzkumu vybraných hvězdáren a mezinárodních vědeckých organizací

- práci s atlasy, katalogy, ročenkami, cirkuláři, časopisy, literaturou a archivy pozorování a dat, a to v papírové a elektronické podobě (CDS Strassbourg, ADS/NASA)

Anotace

Tato obsáhlá přednáška s cvičením poskytuje úvod k základním partiím astronomie a astrofyziky, a to na úrovni praktických informací, zatímco teoretická studia jsou přenechána pokročilejším přednáškám, jako jsou např.

Nebeská mechanika, Kosmická elektrodynamika, Relativistická fyzika atd. Na přednášce se podílejí přednášející

M. Šolc a J.Ďurech (část efemeridové astronomie a astrometrie), M. Wolf a P. Zasche (část věnovaná přístrojům a metodám pozorování a popisu objektů ve vesmíru). Cvičení má zčásti charakter praktika a vedou jej J. Ďurech a

P. Zasche.