PHYSICS

Základy astrofyziky

May 18 2020 [Edit]

• Astrofyzika
• Vesmír a Sluneční soustava jako jeho součást
  • Sluneční soustava
    • Slunce
    • Planety Sluneční soustavy
• Vzdálenosti ve vesmíru
• Hvězdy
  • Vývoj hvězdy

---

Astrofyzika

Zkoumá fyzikální a chemické vlastnosti kosmických těles a mezihvězdného prostředí.

---

Vesmír a Sluneční soustava jako jeho součást

• Současná uznávaná teorie o vzniku vesmíru - teorie velkého třesku (cca před 15 miliardami let)
• Veškerá hmota byla shromážděna do malého (téměř nulového) útvaru nepředstavitelné hustoty a hmotnosti a po explozi se začala rychle rozpínat
• Zhruba 1 mld. Po velkém třesku začali vznikat hvězdy a první velké galaxie
• Naše Galaxie obsahuje přibližně 150-200 mld. hvězd, její součástí je i Sluneční soustava

Sluneční soustava

• Vznik - asi před 4,7 mld. Let
  • Vnikla smrštěním rotujícího mraku plynů a prachu
  • Ve středu vniklo jádro (zárodek budoucího Slunce)
  • Zrnka prachu se shlukovala ve větší částice, čímž zabezpečovaly svůj růst → vznikly útvary velké velikosti (řádově tisíce km), jejichž spojováním nebo rozpadem (vlivem srážek útvarů) vznikaly současné planety Sluneční soustavy
• Je tvořena Sluncem, tělesy, která kolem Slunce obíhají a prostředím, ve kterém se tento pohyb uskutečňuje
  • Planety
  • Měsíce - tělesa, která obíhají kolem planet a ne kolem Slunce
  • Komety - malá vesmírná tělesa, která obíhají po velmi protáhlých oběžných drahách
  • Planetky - tělesa větší než 100 m, za planetku je těleso považováno pokud je možné určit jeho oběžnou dráhu
  • Meteoroidy - tělesa menší než 100 m, nedá se určit jejich oběžná dráha, (Meteorit - zbytek meteoroidu, který dopadly na Zem)

Slunce

• Střední vzdálenost Slunce od Země je přibližně $149,6x10^6$ km, což se zhruba rovná 1 $AU$ (jedné astronomické jednotce)
• Průměr: cca $1,4.10^6$ km
• Povrch: cca $6,09.10^{12}$ km$^2$
• Objem: cca $1,41.10^{18}$ km$^3$
• Hmotnost: cca $2.10^{30}$ kg
• Teplota na povrchu Slunce: 5780 K
• Teplota jádra Slunce: 15,7 MK
• Jedná se o hvězdu střední velikosti, je v ní soustředěno přibližně 99,86% hmotnosti celé Sluneční soustavy
• Slunce je tvořeno plazmou, která se skládá z jádra vodíku (cca 73%), helia (cca 25%) a volných elektronů
• Slunce je staré přibližně 4,6 mld. let a bude vyzařovat světlo ještě 5-7 mld. let
• Uvnitř Slunce probíhají termojaderné reakce (slučování jader vodíku za vysoké teploty a tlaku, zvniká hélium) při této reakci se uvolňuje veliké množství energie, které ze Slunce vyzařuje, jako teplo a světlo
• protuberace - obrovské výtrysky plazmy až do korony

Planety Sluneční soustavy

• Planety zemského typu - menší velikost a hmotnost, vysoká hustota, blíže ke Slunci, planety jsou tvořeny pevnými horninami (Merkur, Venuše, Země, Mars)
• Obří planety (plynní obři)- větší velikost a hmotnost, nízká hustota, vzdálenější planety od Slunce, velký počet měsíců, tvořeny plyny (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun)

---

Vzdálenosti ve vesmíru

• Astronomická jednotka ($AU$) - střední vzdálenost Země od Slunce (149,6 mil. km), používá se ve sluneční soustavě
• Světelný rok ($LY$) - dráha, kterou urazí světelný paprsek za 1 rok (9,5 bilionu km)
• Parsek ($pc$) - vzdálenost, z které vidíme jednu astronomickou jednotku pod úhlem jedné obloukové vteřiny

---

Hvězdy

charakterizuje me je pomocí veličin:

• $L$ - zářivý výkon - udává celkovou energii, kterou hvězda vyzáří za 1 sekundu
• $m$ - magnituda (hvězdná velikost) - bezrozměrná veličina, která nám udává jasnost hvězdy na obloze
• Ve hvězdách se přeměňuje vodík v hélium (termojaderná reakce) až je všechen vodík vyčerpán hvězda “zemře”
• Čím větší má hvězda hmotnost tím kratší je její život

Vývoj hvězdy

• V protohvězdě (zárodek hvězdy) se po dosažení teploty $10^7$ K “spustí” termojaderné reakce
• Po opuštění hlavní posloupnosti (vyčerpání vodíku) je s hvězdou může stát podle násobku její hmotnosti vůči Slunci následující:
  • Červený obr - hvězda lehčí než Slunce, zvětší svůj objem, sníží teplotu na povrchu, svítí červeně a héliové jádro se začne v důsledku vlastního gravitačního zrychlení smršťovat do sebe, vznikne uhlíkové jádro
  • Bílý trpaslík - do 1,4 hmotnosti Slunce, zmenší se na hmotnost srovnatelnou se Zemí, vysoká hmotnost a teplota, vyzařují bíle
  • Neutronová hvězda (pulsar) - 1,4 - 5 hmotností Slunce, velikostí menší než Země (v desítkách kilometrů), hustota srovnatelná s hustotou atomového jádra, zvýší svoji hmotnost
  • Nadobři - více než 5 hmotností Slunce, gravitační kolaps hvězdy: zvyšuje se gravitační zrychlení, zhroutí se do sebe a vznikne z ní černá díra