7.10 Planeettojen magnitudit

Samankaltaiset tiedostot
7.6 Planeettojen sisärakenne

Albedot ja magnitudit

AURINKOKUNNAN RAKENNE

Tähtitieteen peruskurssi Lounais-Hämeen Uranus ry 2013 Aurinkokunta. Kuva NASA

Tähtitieteessä SI-yksiköissä ilmaistut luvut ovat usein hyvin isoja ja epähavainnollisia. Esimerkiksi

Wien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:

Jupiter-järjestelmä ja Galileo-luotain II

Aurinkokunnan ylivoimaisesti suurin planeetta (2.5 kertaa massiivisempi kuin muut yhteensä) näennäinen läpimitta 50"

Planeetan määritelmä

Jupiterin kuut (1/2)

Aurinkokunta, kohteet

7. AURINKOKUNTA. Miltä Aurinkokunta näyttää kaukaa ulkoapäin katsottuna? (esim. lähin tähti n AU päässä

Jupiterin magnetosfääri. Pasi Pekonen 26. Tammikuuta 2009

SATURNUS. Jättiläismäinen kaasuplaneetta Saturnus on aurinkokuntamme toiseksi suurin planeetta heti Jupiterin jälkeen

Planeetat. Jyri Näränen Geodeettinen laitos

1. Kuinka paljon Maan kiertoaika Auringon ympäri muuttuu vuodessa, jos massa kasvaa meteoroidien vaikutuksesta 10 5 kg vuorokaudessa.

AKAAN AURINKOKUNTAMALLI

Aloitetaan kyselemällä, mitä kerholaiset tietävät aurinkokunnasta ja avaruudesta ylipäänsä.

Jättiläisplaneetat. Nimensä mukaisesti suuria. Mahdollisesti pieni, kiinteä ydin, mutta näkyvissä vain pilvipeitteen yläosa

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Merkintöjä planeettojen liikkeistä jo muinaisissa nuolenpääkirjoituksissa. Geometriset mallit vielä alkeellisia.

Planetologia: Tietoa Aurinkokunnasta

Kosmos = maailmankaikkeus


ellipsirata II LAKI eli PINTA-ALALAKI: Planeetan liikkuessa sitä Aurinkoon yhdistävä jana pyyhkii yhtä pitkissä ajoissa yhtä suuret pinta-alat.

Aurinkokunta. Jyri Näränen Paikkatietokeskus, MML

2.7.4 Numeerinen esimerkki

Aurinkokunta, yleisiä ominaisuuksia

L a = L l. rv a = Rv l v l = r R v a = v a 1, 5

Käyttämällä annettua kokoonpuristuvuuden määritelmää V V. = κv P P = P 0 = P. (b) Lämpölaajenemisesta johtuva säiliön tilavuuden muutos on

SUHTEELLISUUSTEORIAN TEOREETTISIA KUMMAJAISIA

Hydrologia. Säteilyn jako aallonpituuden avulla

Ensimmäinen matkani aurinkokuntaan

ASTROFYSIIKAN TEHTÄVIÄ VI

OPETTAJAN MATERIAALI LUKION OPETTAJALLE

OPETTAJAN MATERIAALI YLÄKOULUN OPETTAJALLE

Tarinaa tähtitieteen tiimoilta FYSIIKAN JA KEMIAN PERUSTEET JA PEDAGOGIIKKA 2014 KARI SORMUNEN

12. Aurinko. Ainoa tähti, jota voidaan tutkia yksityiskohtaisesti esim. pyöriminen, tähdenpilkut pinnalla, ytimestä tulevat neutrinot

Maan ja avaruuden välillä ei ole selkeää rajaa

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

6. TAIVAANMEKANIIKKA. Antiikki: planeetat = vaeltavia tähtiä jotka liikkuvat kiintotähtien suhteen

Fotometria Eskelinen Atte. Korpiluoma Outi. Liukkonen Jussi. Pöyry Rami

5.9 Voiman momentti (moment of force, torque)

TAIVAANMEKANIIKKA IHMISEN PERSPEKTIIVISTÄ

Exploring aurinkokunnan ja sen jälkeen vuonna Suomi

Mustan kappaleen säteily

Tähän EI tarvita Maan pyörimistä. Vuorovesivoima vaikuttaa, vaikka kappaleet putoaisivat suoraan toisiaan kohti.

ja ilmakehän alkuaineista, jotka ravitsevat kaikki eliöitä ja uusiutuvat jatkuvassa aineiden kiertokulussa.

Ulottuva Aurinko Auringon hallitsema avaruus

Etäisyyden yksiköt tähtitieteessä:

Kosmologia: Miten maailmankaikkeudesta tuli tällainen? Tapio Hansson

LUENTO Kyösti Ryynänen

Pienkappaleita läheltä ja kaukaa

Luku 3. Ilmakehä suojaa ja suodattaa. Manner 2

Copyright 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley.

2 Keskeisvoimakenttä. 2.1 Newtonin gravitaatiolaki

ETÄISYYS TÄHDESTÄ PYÖRÄHDYSAIKA JA KIERTOAIKA

Keskeisvoimat. Huom. r voi olla vektori eli f eri suuri eri suuntiin!

Kyösti Ryynänen Luento

Fysiikka 8. Aine ja säteily

ASTROFYSIIKAN TEHTÄVIÄ II

yyyyyyyyyyyyyyyyy Tehtävä 1. PAINOSI AVARUUDESSA Testaa, paljonko painat eri taivaankappaleilla! Kuu kg Maa kg Planeetta yyy yyyyyyy yyyyyy kg Tiesitk

Tuulen viemää. Satelliitit ilmansaasteiden kulkeutumisen seurannassa. Anu-Maija Sundström

Tähtitieteen historiaa

Kääpiöplaneettojen eteeriset laadut ja niiden määrittäminen (2006)

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

Luento 4: kertaus edelliseltä luennolta

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 12, Astrometria. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

Aurinkokunnan tutkimuksen historiaa

1.4. VIRIAALITEOREEMA

Tähtitiede Tutkimusta maailmankaikkeuden laidoilta Aurinkokuntaan

Ajan osasia, päivien palasia

16. Tähtijoukot Tähtiassosiaatiot. Avoimet tähtijoukot tähteä esim Seulaset, Hyadit, Praesape (M44-kuva)

DEE Tuulivoiman perusteet

LUENTO 3: KERTAUS EDELLISELTÄ LUENNOLTA

SMG-4500 Tuulivoima. Toisen luennon aihepiirit VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT TUULET

Monimuotoinen Aurinko: Aurinkotutkimuksen juhlavuosi

Suojeleva Aurinko: Aurinko ja kosmiset säteet IHY

Luvun 13 laskuesimerkit

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Ilmakehän vaikutus havaintoihin. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Luento 12: Keskeisvoimat ja gravitaatio. Gravitaatio Liike keskeisvoimakentässä Keplerin lait Laskettuja esimerkkejä

Muunnoskaavat horisonttijärjestelmä < > ekvaattorisysteemi

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät Luento 2, : Ilmakehän vaikutus havaintoihin Luennoitsija: Jyri Näränen

INSINÖÖRIN NÄKÖKULMA FYSIIKAN TEHTÄVÄÄN. Heikki Sipilä LF-Seura

Tähtitieteen LUMA-työpaja

JOHDATUS TÄHTITIETEESEEN

Globaali virtapiiri. Reko Hynönen

Kysymykset ovat sanallisia ja kuvallisia. Joukossa on myös kompia, pysy tarkkana!

Havaitsevan tähtitieteen pk I, 2012

Kehät ja väripilvet. Ilmiöistä ja synnystä

1 Perussuureiden kertausta ja esimerkkejä

Eksponentti- ja logaritmifunktiot

2. MITÄ FOTOMETRIA ON?

Tehtävä 1. Jatka loogisesti oheisia jonoja kahdella seuraavaksi tulevalla termillä. Perustele vastauksesi

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi

Mustan kappaleen säteily

Valomylly. (tunnetaan myös Crookesin radiometrinä) Pieni välipala nykyisin lähinnä leluksi jääneen laitteen historiasta.

1. GRAVITAATIOVAKIO G JA ABERRAATIO

Luento 10: Keskeisvoimat ja gravitaatio

Transkriptio:

7.10 Planeettojen magnitudit Edellä vuontiheyden kaava (*) F(α) = CA 4π Φ(α) L i 2 Sijoitetaan C = 4/q, A = pq, F = p π Φ(α) 1 2 L R 2 4r 2 L i = L R2 4r 2 Planeetasta heijastunut vuontiheys etäisyydellä r Auringosta, kun planeetan etäisyys Maasta on Verrataan tätä Aurinkon säteilyvuon tiheyteen etäisyydellä a=1au F = L 4πa 2 Vuontiheyksien suhde F = pφ(α)r2 a 2 F 2 r 2 = Φ(α) pr2 a 4 a 2 2 r 2 Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 17 Vuontiheyksien suhde F F = Φ(α) pr2 a 2 a 4 2 r 2 Muutetaan magnitudeiksi, merkitään m = Auringon magnitudi 1 AU etäisyydellä m m = 2.5 log 10 F F = -2.5 log 10 pr 2 a 2 + 5 log 10 r a 2 2.5 log 10 Φ(α) m = V (1, 0) + 5 log 10 r a 2 2.5 log 10 Φ(α) missä V (1, 0) = m 2.5 log 10 pr 2 a 2 planeetan absoluuttinen magnitudi Termi V (1, 0) kuvaa planeetan ominaisuuksia (koko, geometrinen albedo) Asetetaan r = =1Au, α = 0 m = V (1, 0) eli V (1, 0) = planeetan näennäinen magnitudi oppositiossa, jos sitä havaittaisiin ja valaistaisiin 1 AU etäisyydeltä Termi 5 log r 10 a2 etäisyyden vaikutus Termi 2.5 log 10 Φ(α) vaihefunktion vaikutus Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 18

Eo kaavoista voidaan ratkaista geometrinen albedo 2 p = r 0.4[m(0 ) m ar 10 ] missä m(0 ) on magnitudi oppositiohetkellä Planeetan vaihekäyrä Yleensä havaintoa ei tehdä oppositiossa mittaukset antavat absoluuttisen magnitudin V (1, α) vaihekulmalla α V (1, α) V (1, 0) 2.5 log 10 Φ(α) = m(α) 5 log 10 r a 2 Mittaukset eri α vaihekäyrä Muoto hyvin erilainen riippuen onko planeetalla ilmakehää vai ei: Ilmakehä heijastus liki isotrooppista Vuontiheys riippuu valaistuna näkyvän osan pinta-alasta (kts. Tähtitieteen perusteet esim. 7.4) Ilmakehätön kappale: heijastuminen voimakasta valon tulosuuntaan oppositiokirkastuminen (kertoo pinnan rakenteesta) Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 19 Oppositioefekti Vaihekäyrässä piikki kun α 0 Kuu, asteroidit (esim. 44Nysa) Saturnuksen renkaat Polarisaatioaste riippuu myös vaihekulmasta Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 20

Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 21 Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 22

7.11 Planeettojen Lämpötilat Planeetan lämpötila määräytyy miten hyvin se absorboi Auringon valoa Bondin albedo A absorboituu 1 A Auringon säteilemä vuo: Stefan-Boltzmann laki L = 4πR 2 σt 4 Planeetan etäisyydellä r absorboima vuo: L abs = L (1 A) πr2 4πr 2 = R 2 σt 4 πr 2 r 2 (1 A) Termisessä tasapainossa T planeetta emittoi saman määrän energiaa mitä se absorboi L emit = ALA σt 4 jossa ALA = säteilevä pinta-ala Tasapainossa L abs = L emit ratkaistaan lämpötila Jos planeetta ei pyöri tai pyörii hitaasti lämpö säteilee vain valaistulta pinnalta, ALA= 2πR 2 T = T 1 A 2 1/4 R r «1/2 Jos planeetta pyörii nopeasti lämpö säteilee koko pinnalta, ALA= 4πR 2 «T = T 1 A 1/4 1/2 R r 4 HUOM: planeetan koko eliminoituu kaavoista (luonnollista) Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 23 Miten hyvin pätee käytännössä? useimmilla ok Venus: kasvihuoneilmiö Voidaan hyödyntää TNO kohteiden koon määrityksessä (eivät näy pintakohteina) Neptunuksen etäisyydellä 30AU: halkaisija 1000km vastaa 0.05" Wienin siirtymälaki λmax 1/T (IR-alueessa) T Etäisyys KIII laista. Eo Kaavat Bondin albedo A Arvio vaihefunktiolle q geometrinen albedo p = A/q magnitudi oppositiossa läpimitta R Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 24

7.12 Merkurius Sisäplaneetta: näkyy aina lähellä Aurinko (max 28 astetta) Samanlaiset vaiheet kuin Kuulla Pyöriminen: pyörähdysaika 58.6 vrk = 2/3 * kiertoaika 88vrk kääntää vuorotellen eri puolen Aurinko kohti perihelissä ( spin-orbit resonance ) Radan perihelin kiertymä: 575"/vuosisata planeettojen häiriöt selittävät 532"/vuosisata puuttuva 43"/vuosisata selittyy yl. suhteellisuusteorian avulla 1800 luvulla spekuloitiin: Vulkanus, Auringon litistyneisyys? Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 25 7.13 Venus Max elongaatio Auringosta 47 astetta Vaiheet kuten Kuulla Kirkkaimmillaan m = 5 kun pinnasta valaistuna 35% Kulmaläpimitta 10-60" (näkyy levynä kiikarilla) Paksun pilvipeitteen peitossa C0 2, pilvet rikkihappoa 750 K, 90 bar Pinta kartoitettu tutkahavainnoilla (1962) + luotaimet Venus pyörii retrogradisesti pyörähdysaika 243 vrk (pitempi kuin kiertoaika) syy epäselvä Auringon vuorovesivoimat ilmakehässä, Venus-Maa kytkentä? Vulkaanista toimintaa (tn. yhä aktiivista) laavan peittämät tasangot 90 ylängöt (Terra) kraatereita kuten maapallolla (eroosio hävittää pienet) Ei vettä IAU-nimeämispäätös: mytologiset ja historialliset naisten nimet esim. Ishtar Terra, Aphrodite Terra ylängöt poikkeus: Maxwell Montes vuoristo 11km Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 26

7.14 Mars Lähin ulkoplaneetta oppositiossa 55-100 miljoonaa km läpimitta n. puolet Maasta Pyöriminen lähes kuin Maa (24.5h, ǫ = 25 ) Napakalotit: vesijää, C0 2 jää pölymyrskyjä Punainen väri:rautaoksidi Merkkejä vedestä: jokiuomia ( channels ) lämpötila liian alhainen juoksevalle vedelle Viking 1 ja 2 1976 etsivät merkkejä mikrobeista: EI? Aurinkokunnan suurimmat tulivuoret Olympos Mons 20 km, halkaisija 600 km Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 27 Marsin kanavat (canals): Schiparelli 1877, Lowell 1900lla optinen illuusio (ei mitään yhteyttä channels ) Marsin kuut: Phobos (Pelko) 27 x 21 x 19 km Deimos (Kauhu) 15 x 12 x 11 km pieniä epäsäännöllisiä (asteroidien kaltaisia) Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 28

7.15 MAA-KUU kaksoisplaneetta Kuun massa 1/81 Alkuperä: törmäys 4 miljardia vuotta sitten Maa osittain differentioitunut, Kuu syntynyt Maan vaipasta Pinta törmäyskraatereiden peitossa 10 metrin regoliittikerros (ei merkkiä tulivuorista) Mantereet (Terra) (vaaleat alueet) Meret (Mare) (tummat alueet) suurien meteori-iskujen vapauttamaa laavaa Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 29 Vuorovesi-ilmiö Kuun painovoima Maahan: suurempi lähempänä olevaan puoliskoon heikompi kauempana olevaan puoliskoon pyrkii aiheuttamaan Maan venymisen Huom: symmetrinen Maan keskipisteen suhteen «Fnear F center = Gm (x R) 2 Gm x 2 = Gm x 2 1 (1 R/x) 2 1 F far F center = Gm (x+r) 2 Gm x 2 = Gm x 2 «1 (1+R/x) 2 1 Gm x2 (1 + 2R/x 1) = 2GmR x 3 Gm x2 (1 2R/x 1) = 2GmR x 3 HUOM: varo verkon vääriä selityksiä! Helsingin yliopiston soveltavan kasvatustieteen laitos Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 30

Kuun vuorovesi-ilmiön vaikutus meriin: (n. puolen vrk jaksoissa) nousuvesi (vuoksi) laskuvesi (luode) Maksimissaan 15m, Oulun edustalla mitätön Auringon vuorovesi (amplitudi 1/3) Vuorovesistä aihautuu kitkaa kuluttaa Maa-Kuu parin kokonaisenergiaa Kuu etääntyy Maasta Miksi Kuu etääntyy kokonaisenergian pienenetyessä? (Etääntyminen merkitsee sitä,että isoakseli kasvaa, rataenergia 1/2a kasvaa!) Energia otetaan maan pyörimisestä: Vuorovesi-pullistuma ei osoita Kuuta kohti, vaan edistää hieman, koska Maan pyöriminen kuun kiertoliikettä nopeampi Pullistuma kohdistaa Kuuhun voiman joka pyrkii kiihdyttämään sitä radallaan (lisää rataenergiaa) Ja hidastamaan samalla Maan pyörimistä (josta energia otetaan) Maan pyöriminen hidastuu msek/vuosisata (loppuu kun Maan pyöröhdysaika = kuukausi) Kuu etääntyy 3 metriä/vuosisata Kuun synkroninen pyöriminen: Maan kuuhun kohdistama vuorovesivoima Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 31 7.16 Jupiter Aurinkokunnan ylivoimaisesti suurin planeetta (2.5 kertaa massiivisempi kuin muut yhteensä) näennäinen läpimitta 50" Pilvimuodostelmat: vaaleat vyöhykkeet (zone) kaasun virtaus ulospäin tummat vyöt (belt) kaasun virtaus sisäänpäin Suuri punainen pilkku = 3 kertaa Maan halkaisija oleva pyörre ens. havainto: Cassini v. 1665 Pyörähdysaika hitaampaa navoilla (9h55m) kuin ekvaattorilla (9h50m) = differentiaalinen pyöriminen nopea pyöriminen litistinyt 1/15 Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 32

Jupiterin renkaat löydetty 1979 (Voyager 1) Muodostuneet pölystä: muutaman µm kokoisia kappaleita, eli lähellä valon aallonpituutta voimakkaasti takaisinsirottavia, eli rengas nykyy parhaiten 180 vaihekulmilla, pitkin rengastasoa katsottaessa Pölyrenkaat eivät ole stabiileja, uutta pölyä irtoaa Jupiterin sisimmistä kuista Rengaat/Kuut Jupiterin magnetosfäärin sisällä vaikuttaa varattujen hiukkasten liikkeeseen Galileo-luotaimen kuvista koottu mosaikki Jupiter on voimakas radiosäteilijä: terminen säteily mm-cm alueella ei-terminen desimetri-säteily: magneettikentässä kiertävät elektronit (synrotronisäteily) dekametri-purkaukset (Jorma Riihimaa Oulussa alan pioneeri 1970lla)- littyvät Io-kuun radalla olevaan plasmarenkaaseen Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 33 Galilean satellites (Galilei 1610) Kiertoajat lukkiintuneet 1:2:4 resonanssiin λ Io 3λ Europa + 2λ Ganymedes = 180 eivät voi olla yhtäaikaa samalla longitudilla pakottavat Io:n eksentriselle radalla, Jupiterin vuorovesivoima voimakas Europan sisärakenne: vettä 2-kertainen määrä Maan meriin ESA luotain: JUpiter ICy Moon Explorer (JUICE) (2022) NASA: Europa Clipper (launch 2023) Tähtitieteen perusteet 2, Luento 2, 13.03.2019 34