Kosmoloogia tööks

Saame hakkama!!

Gravitatsioon

Gravitatsioon

Universaalne vastastikmõju liik, avaldub kõikide kehade vahel. Gravitatsiooni mõju piir on määratud gravitatsiooniväljaga. Sõltumata keha massist on kiirendus gravitatsiooniväljas ühesugune

Newtoni gravitatsiooniseadus

m1 on ühe keha mass
m2 on teise keha mass
r on nendevaheline kaugus
G = 6.674 · 10−11 N·m2 kg2 on gravitatsiooni konstant

Astronoomia

ehk täheteadus on teadusharu, mis uurib kosmilisi objekte ja universumit tervikuna

Kepleri I seadus

planeedid tiirlevad ümber Päikese mööda ellipsi kujulist trajektoori, mille ühes fookuses asub päike

Kepleri II seadus

tiirlemise käigus katab planeeti ja Päikest ühendav sirglõik võrdsetes ajavahemikes võrdse pindala

Kepleri III seadus

erinevate planeetide tiirlemisperioodide ruutude suhe on võrdne nende planeetide ja Päikese keskmiste vahekauguste kuupide suhtega.

Tähesuurus

Tähe näiline heledus maalt vaadatuna. Seotud tähe tõelise heleduse ehk magnituudiga ja tema kaugusega maast. Tähesuurust mõõdetakse logaritmilisel skaalal, väiksem number tähendab, et täht on heledam

m on tähe näiv tähesuurus.
m0 on nn nullinda suurusjärgu tähe tähesuurus, mida kasutatakse skaala paika panemiseks.
E on fotomeetriliselt mõõdetav valgustatus.

Absoluutne tähesuurus

Absoluutne tähesuurus on tähe näiv tähesuurus, mis on mõõdetud 10 parseci kauguselt

M on absoluutne tähesuurus
m on näiv tähesuurus maalt vaadatuna
D on kaugus maast

Tehted näiva tähesuurusega

Hiidtäht

ehk hiid on suur (läbimõõt kuni 1000 Päikese läbimõõtu) ja suure absoluutse heledusega (kuni miljon Päikese absoluutset heledust) täht

Päike

Ligikaudu 80% tähtedest on meie päikesest väiksemad, aga kõik palja silmaga nähtavad tähed on suuremad.
- Päikese pinnal olevat jahedamat kohta kutsutakse päikeseplekiks
- Mida rohkem plekke, seda aktiivsem ta on. Plekid ei liigu kaasa ülejäänud pinnaga, neid hoiab paigal Päikese magnetväli.
- Protuberents e päikesetuul on suur magnettorm, mis lendab päikesest eemale.

Peajada

tähti värvusindeksi ja absoluutse tähesuuruse järgi paigutaval Hertzsprungi-Russelli diagrammil pidev ja selgelt nähtav riba, mis kulgeb vasakult ülalt paremale alla

Seniit

kujuteldav punkt taevasfääril otse maapealse vaatleja kohal

Valge kääbus

väikeste mõõtmetega, väikese heledusega ja väga suure tihedusega nn surnud täht, milles ei toimu enam termotuumareaktsioone ja mis jahtub aeglaselt kuni muutumiseni mustaks kääbuseks

Punased hiidtähed

Punased hiiud on keskmise massiga suured ja heledad, kuid külmad tähed. Need tähed on oma elu lõppu jõudmas

Tähtede energiaallikas

Tähe suure massi ja seega gravitatsiooni tõttu on selle sees ekstreemselt kõrge rõhk ja temperatuur, mis võimaldab vesinikuaatomitel kombineeruda heeliumiks, mille tagajärjena päikese kogumass väheneb ja vabaneb energia. Normaalses tähes on gravitatsioon ja aatomite kombineerumisel tekkiv energia tasakaalus.

Hubble`i seadus

vaadeldavate galaktikate punanihke suurus on võrdeline nende kaugusega vaatlejast

H0 tähistab Hubble’i konstanti ja on väärtusega 75 km/s M pc
l tähistab objekti kaugust vaatlejast megaparsekides
v tähistab objekti kaugenemise kiirust universumi paisumise tõttu
Parsek (pc) e kaaresekund on pikkusühik, saadakse parallaksi mõõtmise kaudu Kaaresekund 1pc = 3, 26ly

Inflatsioon

teooria, mis kirjeldab ruumi paisumist varajases universumis

Ekliptika

kujutletav suurringjoon taevasfääril, mida mööda Päike näivalt oma aastateekonnal kulgeb

Doppleri efekt

Igasuguste lainete näiv sagedus muutub kõrgemaks/madalamaks olenevalt sellest, kuidas vaatleja ja allikas liiguvad teineteise suhtes. Kui vaatleja ja allikas eemalduvad üksteisest muutub sagedus väiksemaks ja lainepikkus pikemaks. Valgus punasemaks, punanihe. Lähenemisel sagedus suurem, lainepikkus lühem. Valgus sinisem, sininihe

c on laine levimise kiirus keskkonnas
f0 on algne sagedus
vr on vaatleja kiirus allika suhtes
vs on allika kiirus vaatleja suhtes.

Pulsarid

Pulsar on neutrontäht või must auk, mis kiirgab maa suunas korrapäraste vahemikega elektromagnetlaineid. Pulsari ümber on kiiresti pöörlev gaasipilv. Pulsarid kiirgavad röntgen ja/või raadiokiiri magnetpooluste suunas. Nende signaalide abil on võimalik uusi musti auke avastada.

Must auk

• Must auk on piirkond, kus gravitatsioon on nii tugev, et isegi valgus ei saa sellest välja.

• Selle piiri nimi on sündmuste horisont.

• Mustas augus tõmmatakse ühte punkti ehk singulaarsusesse kokku.

• Ainus füüsiline suurus, mis säilib, on mass.

• Kui läheneb mustale augule, tõmmatakse tema ühte otsa palju tugevamalt kui teist ja see venitatakse välja kuni läheb katki. Seda nähtust kutsutakse spagetifitaktsiooniks.

Suur Pauk

Hüpoteetiline sündmus 13,8 miljardit aastat tagasi. Universum hakkas kirjeldamatult tihedast olekust plahvatuslikult paisuma. Mateeria, ruumi ja aja ühine tekkimine algsest singulaarsusest.

Vaatluslikud tõendid Suure Paugu kohta

• Kosmilise mikrolaine taustkiirgus on ühtlane ja vastab Suure Paugu mudelile.

• Galaktikate kaugus ja kiirus suurenevad vastavalt Hubble'i seadusele, toetades ideed universumi paisumisest alates Suure Paugu hetkest.

Kosmoloogilised "paradoksid", mis viitavad Suure Paugu teooria olemasolule:

1. Gravitatsiooni paradoks. Kui universum on igavene, peaks kõik mass juba ühes punktis koos olema.
2. Termodünaamiline paradoks. Kui universum on igavene, peaks kõigi kehade temperatuur ühtlane olema.
3. Valguse paradoks. Öine taevas on must. Lõpmatult vanas universumis peaks terve taevas olema täis kaugetelt tähtedelt jõudnud valgust.

Astronoomiline ühik

Astronoomiline ühik (est: aü, ingl:AU) on astronoomias kasutatav pikkusühik, mis võrdub Maa ligikaudse keskmise kaugusega Päikesest. Kõige sagedamini kasutatakse astronoomilist ühikut kauguste mõõtmiseks Päikesesüsteemis, aga ka hoomatava skaalana teiste planeedisüsteemide või mitmiktähtede mõõtmete esitamisel

1 aü = 1,495978707×10¹¹ m.

Parallaks + parsek

Kaugemal asuvad objektid liiguvad näivalt vähem vaatleja suhtes kui lähedal olevad objektid. Mõõdetakse kraadides, saab kasutada kauguste määramiseks kosmoses

Parsek

objekti kaugus, mis liigub parallaksi tõttu näiliselt 1 kaaresekundi (1/3600 kraadi)
D = 1 α , kus α on näiv parallaks kaaresekundites ja D on kaugus parsekides
1pc = 3.26ly.

Valgusaasta

vahemaa, mille valgus läbib vaakumis ühe Juliuse aasta jooksul: 1 valgusaasta = 9,4605 × 1012 km = 9 460 500 000 000 km = 0,307 pc = 63 240 aü.

Tume aine

• Tumeaine ehk varjatud aine on aineliik füüsikas, mida ei ole näha, kuid mida on tunda tema raskusjõu tõttu.

• See tähendab, et ta osaleb gravitatsioonilises vastasmõjus tavaainega, kuid ei kiirga valgust ega muud elektromagnetkiirgust ning on seetõttu nähtamatu optilistele, infrapuna- ja raadioteleskoopidele.

Millest järeldatakse tumeaine olemasolu?

21% universumist moodustab nähtamatu „tumeaine,“ mille olemusest saab aimu vaid gravitatsioonilise vastastikmõju tõttu

Tume energia

Tumeenergia on salapärane aine, mis moodustab arvatavasti 75% meie universumist. Tumeenergia mõiste võeti kasutusele 1998. aastal, et seletada universumi paisumise kiirenemist. Tumeenergia avaldab negatiivset rõhku ning loob veidra, tõukuva gravitatsioonitüübi.

Millega kosmoloogid põhjendavad tumeda energia olemasolu?

Tõendid tumeenergia kohta on kaudsed, kuid tulenevad kolmest iseseisvast allikast:

1. Kauguse mõõtmised ja nende seos punanihetega, mis vihjavad, et universum on paisunud rohkem oma eluaja viimasel poolel kui esimesel.

2. Teoreetiline vajadus lisaenergia olemasolule, mis ei ole mateeria ega tumeaine, et meile vaadeldav tasane universum oleks saanud tekkida.

3. Tumeenergiat saab järeldada laiapõhistest lainemustrite massi tiheduse mõõtmistest universumis.

Kust saab Päike oma energia?

Termotuumareaktsioonidest (H - He)

Millest sõltub tähe eluiga?

Selle algsest massist

Millisel kohal maal on võimalik vaadelda kõiki tähti?

Ekvaatoril

Mis on päiksele kõige lähem täht?

Proxima Nova (4,3 valgusaasta kaugusel)

Kuiperi vöö

Päikesesüsteemi välisserva piirkond, mis sisaldab miljoneid komeedisarnaseid jääst koosnevaid taevakehi.

Oorti-Öpiku pilv

hüpoteetiline komeetidest koosnev sfääriline pilv, mis on umbes 50 000 astronoomilise ühiku (aü) kaugusel Päikesest

Planeet

taevakeha, mis tiirleb ümber tähe ja mis domineerib gravitatsiooniliselt oma ümbrust, silmaga nähtavad: Venus, Jupiter, Marss, Saturn, Merkuur

Kääbusplaneet

planeedist väiksem, kuid asteroidist suurem taevakeha, mis on orbiidil ümber Päikese ja omab piisavat massi selleks, et gravitatsiooni toimel saavutatakse hüdrostaatiliselt tasakaaluline (ligikaudu sfääriline) kuju

Galaktikad

Galaktikad on suured tähtede kogumid, mille keskel on hiigelsuur must auk. Nad jaotatakse kolme gruppi:
• Spiraal - Uute tähtede teke toimub ainult spiraalides, kus on gaasi ja tolmu.
• Elliptilised - Kõige vanemad galaktikad, nendes pole gaasi/tolmu ja uusi tähti ei sünni.
- Ebakorrapärased - Suhteliselt noored, toimub uute tähtede sünd.

Linnutee

galaktika, millesse kuulub Päikesesüsteem

Kvasar

tavalisest galaktikast heledam valgus- ja raadiokiirguse allikas; arvatavalt tekkimisjärgus olev galaktika

Tähtkuju

ehk konstellatsioon on kindlate koordinaatidega määratud hulknurk taevaskeral, mille sisse jäävad vastava tähtkuju tähed, täheparved, galaktikad jm objektid väljaspool Päikesesüsteemi

Aastaparallaks

nurk, mille all taevakehalt vaadatuna paistab Maa orbiidi raadius (pikem pooltelg) ,et see moodustaks taeva kehale suunatud sirgega täisnurga

Komeet

• Päikesesüsteemi äärealadelt (Kuiperi vööst) pärinev taevakeha, mis koosneb peamiselt jääst, tahkest CO₂ ja mitmesugustest anorgaanilistest ja orgaanilistest ainetest.

• Päikesele lähenedes hakkab sulama, nähtav saba tekib umbes Saturni oriidi kaugusel

Asteroid

Väike planeedisarnane taevakeha, mis tiirleb Kepleri seadustele vastavatel orbiitidel ümber Päikese

Kivist ja/või metallist kamakad. Enamik asuvad Marsi ja Jupiteri vahelises vöös. Neil ei ole kindlaid orbiite. Asteroide on loendamatu arv. Jupiteri gravitatsiooniväli hoiab paljusid asteroide maast eemal.

Mis vahe on meteooril ja meteoriidil?

• Meteoor - jää-/kivitükk, mis põleb atmosfääris.

• Meteoriit - Meteoor, mis jõuab maapinnale.

Supernoova

Oma arengu lõppjärku jõudnud täht, mille plahvatuse tagajärjel tähe heledus kasvab hetkeliselt miljoneid kordi. Plahvatuse tulemusel võib tekkida ülitihe objekt (neutrontäht, must auk), energiahulk on võrreldav Päikese poolt kogu tema eluea jooksul kiiratava energia hulgaga

2 võimalust supernoova tekkimiseks

• Tüüp I - Mitme tähe süsteemis olev valge kääbus imeb paisuva tähe materjali endale, kuni plahvatab. Nad kõik plahvatavad samamoodi ja saab seega kasutada nn standardküünlana ja mõõta universumis kaugusi.
• Tüüp II - Plahvatav hiidtäht, igas olukorras erinev

Maa ja Taevas

• Tähistaevas on näha kokku 88 tähtkuju, mida on läbi ajaloo kasutatud orienteerumiseks.

• Samuti on 12 sodiaagi tähtkuju, mis tähistavad päikese teekonda.

• Maakeral kulub ~1 aasta, et teha ring ümber Päikese.

• Ümber omaenda telje pöörleb ta 23h ja 56 minutiga. 24h päev on võetud päikese suhtes.

• Maakera orbiit ja pöörlemistelg ei ole staatilised.

• Mitmete aastatuhandete tagant toimuvad suured muudatused kliimas (jääajad jne).

Päikesevarjutus

Kuu on Päikese ja Maa vahel, varjates päikesevalguse. Päikesevarjutus tekib, kui Kuu varjab osa või kogu päikeseketta.

1. Osaline varjutus - Kuu varjab osa päikesekettast.

2. Täielik varjutus - Kuu varjab kogu päikeseketta, tekitades lühiajalise pimeduse.

Kuufaas: täiskuu

Kuuvarjutus

Maa vari langeb kuule. Kui tegu on täieliku varjutusega, siis Kuu tundub punakas. Kestab kuni 2h. Igal aastal vähemalt 2 varjutust. Kuufaas: täiskuu

Päikese 4 eluetappi sünnist surmani

1. Molekulaarpilves toimub gravitatsiooniline kokkutõmbumiseleprototäht

2. Termotuumareaktsioonid, kus vesinikku muundatakse heeliumiks

3. Paisub, kui vesinik selle tuumas hakkab otsa saama. Päikese välimised kihid paisuvad, muutudes punakaks hiiuks

4. Välimine kiht paisub minema, jättes järele heeliumituumade jäägi. Päike muutub valgustugevuse poolest valgust nõrgemaks ja muutub valgeks kääbuseks, mis jääb eksisteerima väga pikaks ajaks.

Merkuur

Orbiit: 57 910 000 km Päikesest
Tiirlemisperiood: 88 päeva
Pöörlemisperiood: 58 Maa ööpäeva
Diameeter: 4880 km
Merkuur on kõige väiksem planeet ja Päiksele kõige lähem. Tal puudub atmosfäär ja orbiit on piklik. Välimuselt meenutab Kuud.

Veenus

Orbiit: 108 200 000 km
T.P: 225 ööpäeva
P.P: 117 ööpäeva
Diameeter: 12 103,6 km
Veenus on Maale lähim planeet ja talle sarnase suurusega. Ta on kaetud tiheda ja läbipaistmatu pilvekihiga, mille põhjustatud kasvuhooneefekti tõttu on ta kõige kuumema pinnaga planeet.

Maa

T.P: 1a
P.P: 1a

Maa on eriline, sest siin on vesi kolmes faasis, mis on alus elu tekkimiseks. Lisaks on meie Kuu üks suuremaid kaaslasi terves päikesesüsteemis.

Marss

Orbiit: 227 940 000 km
T.P: 1,881 a

Marss on punase pinnaga planeet, mis on mõõtmetelt pool Maad. Tal on kaks kaaslast Phobos ja Deimos. Marsi pinnal on kuivanud jõesängid ja poolustel on jääd.

Jupiter

1. Mass: Ületab kõigi teiste planeetide kogumassi umbes 2,5 korda. Päikese massist on Jupiteri mass ligikaudu 1000x väiksem

2. Atmosfäär: koosneb peamiselt vesinikust ja heeliumist

3. Kaaslasi: 79

4. Tiirlemisperiood 11,86 aastat

5. Tuntuim nähtus on ekvaatorist 22° lõunas asuv Suur Punane Laik

Saturn

1. Rõngaste süsteem: koosnevad peamiselt jääst, kivimitest ja tolmuteradest.

2. Mass ja suurus: Saturn on Jupiteri järel suuruselt teine planeet ja omab märkimisväärset massi.

3. Atmosfäär: koosneb vesinikust ja heeliumist ning sarnaneb Jupiteri omaga.

Saturni kuu Titaan on ainuke atmosfääri omav kuu Päikesesüsteemis

Uraan

1. Külgsuunaline asend: asub külgsuunas Päikese suhtes, põhjustades intensiivseid hooaegu ja ekstreemseid kliimatingimusi.

2. Atmosfäär:koosneb vesinikust, heeliumist ja metaanist.

3. Rõngad: rõngad, kuigi need on nõrgemad ja vähem silmatorkavad kui Saturni omad.

Neptuun

1. Sinine värv: Neptuun on tuntud oma intensiivse sinise värvuse poolest, mis on põhjustatud atmosfääris leiduvast metaanist.

2. Kiired tuuled: Neptuunil esinevad kiired tuuled, mille kiirused võivad ulatuda üle 2000 km/h.

3. Sõltumatu asend: Neptuun on kõige kaugem planeet päikesesüsteemis ja on oma olemuselt isoleeritud, kuid see on teleskoopidega nähtav.

Hiidplaneetide ühiseid omadusi

1. Gaasikehad: Enamik hiidplaneete koosneb peamiselt gaasidest, nagu vesinik ja heelium, ilma kindla pinnata.

2. Rõngad: Saturn, Uraan

3. Palju kuid: Jupiteril 80 kuud

4. Pöörlevad sitaks kiiresti

Tähe ööpäevane teekond

Universumi surm

Erinevate teooriate alusel kas universumi paisumine muutub nii kiireks, et aatomid ei saa eksisteerida. Teine variant on see, et paisumine aeglustub ja kõik kukub singulaarsusesse

Antroopsusprintsiip

Universum on täpselt selliste omadustega, et meil oleks võimalik siin eksisteerida