Astrofİzİk

Konu: Astrofİzİk Ocak 12th 2008, 00:16

GENEL BAKIŞ

Astronomi
Evrenin tekliği hakkında bildiklerimiz üzerine araştırmalar.

ıncelenecek bazı baslıklar:

ön yıldız (Ata yıldız) & normal yıldızlar

Galaksiler & Kuazarlar

Baska Dünya'larda yaşam olasılıkları

Beyaz cüceler, nötron yıldızları & kara delikler

Evreni yöneten güçler ve bu güçlerin kaynakları

Bazı Temel Sorular

Doğa ve evreni yöneten temel yasalar nelerdir?

Evrende bulunan herşey nasıl ortaya çıktı?

Evreni yöneten güçler nelerdir?

Ders'in ana hedefleri

Astronomi'yi ögrenmek

Bilimsel yöntemin anlaşılması ve uygulanması

Kritik düşünebilmenin uygulaması

Fizik öğrenmek

Kendimiz ve gezegenimiz Dünya hakkında perspektif kazanmak

Bilimsel Düşünebilme

Soru sormak: Nasil, nereye, nicin, ...

Objektif olma

çıkarımları kullanarak karar verebilmek

Anlamlı hesaplamalar yapabilme

Dersin Filozofisi

Astronomiyi öğrenmek fakat sadece astronomi hakkında öğrenmek degil.

"Bana anlat fakat unutabilirim; bana göster fakat belki hatırlayabilirim; beni derinliklerine götür o zaman anlayabilirim."
- çin Atasötü

Uzayda Gezinti

Işığın hızı= 186,000 mil/sn = 300,000 km/sn

Işığın hızı temel hız limitidir.

Bize bilgi taşınmasındaki en hızlı yoldur.

Işığın ulaşma zamanı

Yer-Ay: 1 saniye

Güneş-Yer: 8 dakika

Güneş-Pluto: 6.5 saat

Güneş-Alpha Centauri: 4.3 yıl

Güneş-Galaktik merkez: 35,000 yıl

Güneş-Andromeda Galaksisi: 2,200,000 yıl

Işık Yılı

Bir ışık yılı, ışığın bir yılda katettiği uzaklıktır.

Bir ışık yılı (IY) = 9.3x1012 km

Bir ışık yılı ne kadar uzaklığa karsılık gelmektedir?

65 mph hızıyla haraket edilmesi halinde 1 Iy yol katetmek icin 10 milyon yılın geçmesi gerekiyor.

<FONT face=Verdana><FONT size=2>Bu hızla%2

Konu: Geri: Astrofİzİk Ocak 12th 2008, 00:17

Evrende bulunan cisimler

Gezegenler (ve biz!)

"Yıdızlar"

Ata yıldızlar, Normal yıldızlar, Kırmızı devler, Beyaz cüceler, Kara delikler

Yıldızlararası bulutlar (gaz ve toz)

"Galaksiler"

Normal, Radyo, Aktif Galaksiler

Kuazarlar ve Aşırı Parlak Galaksiler

BAKIŞ AÇILARI
Dersin Amacı

Temel fiziksel parametrelerin neler olduğuna bir bakış:

Ne kadar büyük, ne kadar uzun, ne kadar hızlı, ne kadar yoğun, vd. ...

Terminoloji ve bu dilin öğrenilmesi.

Ancak bundan sonra astronomik bilgilerin anlaşılabilmesi mümkün olabilecektir.

Temel Birimler

Bütün fiziksel büyüklüklerin birimi vardır. Bunlardan kullandığımız dört temel birim:

ZAMAN: saniye, saat, yıl, ...

UZAKLIK: cm, m, ışık yılı, ...

KÜTLE: gm, kg, ...

SICAKLIK: Santigrad, Kelvin

Örnekler

Zaman

1 yıl = 3.15x107sn

~2.5x109 sn bir ömür boyu

Uzaklık/Büyüklük

BaŞ Parmak: 2 cm = 0.02 m

Kum tanesi: 1 mm = 10-3 m

Atom: 10-10 m (1 A = 1 Angstrom)

Çekirdek: 10-15 m (1 Fermi)

Yer'in Çapı: 12,800 km

Astronomik Uzaklıklar

Astronomi Birimi (AB) = Yer-Güneş uzaklığı = 1.5x1011 m

Işık yılı (Iy) = 63240 AB = 9.5x1015 m

Parsek (pc) = 206265 AB = 3.1x1016 m = 3.26 Iy

Kütle

Bir cisimdeki maddenin miktarının bir olÇüsü -- Ağırlık Değil!

Bir cismin kütlesi Yer'de veya uzayda değişmez fakat o cismin ağırlığı Çekim gücüne bağlıdır.

Astrofİzİk 2zn4

Bu durumda

Kütle bir cismin Çekimden bağımsız olarak karakterize edilmesini sağlar.

Ağırlık ise bir cismin ivmeye karşı koyma kuvvetidir.

Bir cismin ne şiddetde hareket etmesini sağlamada yada yönünü değiştirmesini sağlaması.

Sıcaklık

Bir cismin iÇsel hareketini karakterize eder.

Örneğin: Bir kutudaki hava'nın

ParÇacıklar (moleküller) sıcaklık arttikÇa daha hızla hareket ederler.

Sıcaklığın bir alt limiti vardir ki bu limite Mutlak Sıfır adı verilir.
Sıcaklık Skalası

Celsius (Santigrad)

0 C = Suyun donma noktası

100 C = Suyun buharlaşma noktası

Kelvin

0 K = Mutlak Sıfır (-273.2 C)

K = C + 273

Fahrenheit: C = (5/9)*(F - 32)

Astrofİzİk 3sw9

Konu: Geri: Astrofİzİk Ocak 12th 2008, 00:17

Hesaplanan Birimler

Temel birimlerin bileşimlerinden ortaya Çıkarlar.

Birşeyler hakkında daha basit konuşabilme amacıyle kullanılır.

Bunlardan bazıları:

hiz, ivme, aÇılar ve yoğunluk

kuvvet, basınÇ, enerji ve güÇ

ıŞınım gücü'dür

Hız ve ıvme örnekleri

Hız

Yürüme: 3-5 mph = 1.3-2.2 m/sn

KoŞma: 25 mph = 11 m/sn

Yer'in Güneş etrafındaki hızı: Ê 30 km/sn

ıvme

örn: 0 ile 60 mph arasında 10 saniyede

ulaşmak iÇin => 2.7 m/sn2

Örn: Yer Çekimi bir cismi 9.8 m/sn2 ölÇüsünde ivmelendirir.

Açısal Büyüklük ve Yoğunluk örnekleri

AÇısal büyüklük

Ay & Güneş: 30 yay dakikası

Jüpiter: 30 ile 49 yay saniyesi

Pluto: ~ 0.1 yay saniyesi

Göz'ün ayırma gücü: ~1 yay dakikası

Yoğunluk: kütle/hacim (g/cm3)

birim hacimdeki kütlenin (yada parçacık sayısının) bir ölçüsüdür.
Yoğunluk Örnekleri
Astrofİzİk 4rt0

Konu: Geri: Astrofİzİk Ocak 12th 2008, 00:18

Yoğunluk ve Kütle

kütle = yoğunluk x hacim
örnekler

3.8 litre Suyun: Ê Ê

kütle= 3.8 kg => 8.4 lbs

3 x 4 x 8 inch (96 in3) altın kalıbı 30 kg

Kuvvet: F = m*a yada a = F/m

Kuvvet bir cismin hızını değiŞtirebilme yetisine sahiptir (hem hız olarak hemde yön olarak).

1 dyne = g-cm/s2

1 Newton = kg-m/s2 = 105 dyn = 0.2248 lb

Isaac Newton anısına adlandırılmıştır.

Kuvvetler ivmeye neden olurlar.

Kuvvet'e örnekler

Sürtünme (Elektromanyetik güç)

Çekimsel

Yer'in çekim gücü: 980 g-cm/sn2

GENEL BAKIŞDersin Amacı

Çok yönlü tartışmayı öğrenmek

Basınç, Enerji, Güç, Işınımgücü

Maddenin özelliklerinin tartışılması

Atomlar, İzotoplar ve Moleküller

Doğanın güçleri

Çekimsel, E-M, Güçlü ve Zayıf

Bilimsel Yöntem

Basınç: güç/alan

1 Pa = kg/(m*sn2) = N / m2 (Blaise Pascal'ın anısına)

1 atmosfer = 14.7 lb/in2 = ~100 kPa = 1 bar = 760 mm Hg (Hg Cıvaelementinin kimyasal gösterimidir) =29.92 inç Hg
Basınç Örnekleri

50,000 Pa: 50 kg ağırlığındaki bir kişinin normal ayakkabı ile yüzeye yaptığı basınç

5x106 Pa: 50 kg ağırlığındaki bir kişinin yüksek topuklu olması durumunda

5x106 Pa: 5 ton ağırlığındaki bir kamyonun yol'a yaptığı basınç

Enerji: kuvvet*yol

İş yapabilme yeteneği.

Kinetik: Hareket enerjisi (KE)

Potansiyel: Saklı (Gizli) enerji (PE)

Enerji birimleri

1 Joul (J) = N-m (James Joule'ın anısına)

1 erg = dyn-cm = 10-7 J

1 kalori = 4.186 J

1 kilokalori = 1 Kalori
Enerji Örnekleri

8.4x106 J = 2000 Kalori = Vücudumuzun bir günde harcadığı enerji

330,000 J = 1.136 litre suyu buharlaştırır

330,000 J = 60 W'lık bir lambayı 1.5 saat süresince yakabilmektedir

400,000 J = 60 mph hızındaki 1 ton ağırlığındaki bir arabanın enerjisi
Başka Enerji Örnekleri

1 erg = Yer'e düşen bir kar tanesinin enerjisi.

1000 J = Bir futbol maçında ortaya çıkan enerji

4x109 J = 1 ton TNT

1015 J = Nükleer patlama (250 kiloton TNT)

1025 J = Güneş Patlaması

Güç: enerji/zaman

Enerjinin kullanılma oranı (yada iş yapabilme yeteneği).

Watt (W) = 1 Joul/sn = 107 erg/sn

Örnekler

1 kW/m2 = Yer'e çarpan Güneş gücü

100 W = Vücudumuzun ihtiyaç duyduğu enerji miktarı

100 W ampül- sadece gücün 1/5'i ışık üretimi için hacanmakta geriye kalan enerji ampül'ün ısınması için harcanmaktadır

Konu: Geri: Astrofİzİk Ocak 12th 2008, 00:18

Işınımgücü

Işınımgücü bir cisim tarafından salınan güçtür (enerji/sn).

Bir cisim tarafından sürekli bir şekilde yayınlanan toplam enerji:

Toplam Enerji= Işınımgücü x Ömür süresi
Degişik Cisimlerin Enerjileri

Astrofİzİk 5zm4

[img][/img]

Hesaplamalarda kullanılan birimler

Daima birimleri kullanın.

birim kullanılmaması durumunda cevabın ne olduğu anlasılamaz.

Bir cevaptan süpheleniyorsanız:

Birimleri doğrumu?

Cevap icin hangi ölçüde bir büyüklüğün olmasını bekliyorsunuz?
gibi soruları kendinize sormanız gerekiyor.

Birim Kısaltmaları

Konu: Geri: Astrofİzİk Ocak 12th 2008, 00:19

Atomlar

Atom => "indivisible"

Madde atomlardan oluşmaktadır.

Sabit hareketli çok küçük parçacıklar.

Bir parmağınızda yaklaşık 1024 atom bulunmaktadır

Farklı atomlar => farklı elementleri oluşturur

*
Hidrojen: En basit ve en bol bulunan atomdur
*
Helyum: Bir sonraki en bol bulunan elementtir

Atomların Bazı Özellikleri

Atomlar içsel olarak nötr (yüksüz) haldedirler

# protonlar = # elektronlar

Atomlar küçük ve çoğunlukla boşluktan oluşurlar.

Çekirdeğin boyutu= 10-15 m

Atomun boyutu= 1 x 10-10 to 2 x 10-10 m

Eger çekirdek 1 mm olsaydı elektronlar 100 m'den daha uzakta yer alacaktı!
Atomlarla ilgili başka örnekler

Karbon - yaşam için önemlidir

6 p+, 6 n, 6 e-

Demir- en kalıcı elementtir

26 p+, 30 n, 26 e-
Uranyum

92 p+, 146 n, 92 e-

Doğal olarak oluşan en ağir elementtir.

Radyoaktif'tir - kararsızdır
İzotoplar

Bir elementin izotopu, aynı sayıda proton'a fakat farklı sayıda nötron'a saptir.

Örneğin:

U-238: 92 p+, 146 n, 92 e-

U-235: 92 p+, 143 n, 92 e-

Moleküller

Kimyasal olarak birleşmiş atomlardır.

Örneğin-

Su: H2O

2 Hidrojen atomu ile 1 Oksijen atomu

Elektronlar H-atomaları ile O-atomları arasında ortak kullanılır yani paylaşılır.

Astrofİzİk 7ze6

Çekim

* Fazla kütle => daha güçlü etkilenme
* Newton - 1667

F = Etkileme gücü (Newton)
G = 6.67 x 10-11 m3kg-1sn-2
m1 , m2 = kütleler (kg)

d = cisimler arasındaki mesafe (m)

Astrofİzİk 8hz5

Konu: Einstein ve Newton Ocak 12th 2008, 00:20

Einstein ve Newton

* Newton'un yasaları gezegenlerin hareketlerini açıklar.
o Fakat yeterli değildir
* Einstein - 1916
o Genel Göreliliği Formüle etmiştir
o Newton'un yasalarını düzeltmiştir
o Karadelikler ve Kozmoloji için duyarlı bilgilere ihtiyaç vardır.

Bilimsel Yöntem

* Einstein'in Newton'un yasalarını düzeltmesi bilimsel yöntem için mükemmel bir örnektir.
* Adımlar:
1. Gözlemler
2. Hipotez
3. Denetleme
4. "Yasa"

Bilginin Gelişmesi

* Einstein'in Newton'un yasalarına yaptığı degişiklikler bilimsel bilginin hipotezler ve testler ile nasıl geliştigini göstermektedir.
* "Yasalar" doğrudur..... aksi ispatlana kadar!
* Bu bir hastalık değildir. Sadece daha doğru yasaların bulunmasına ihityacımız vardır.

Örnek: değiştirilen bir "yasa"

* Newton
o Bir cismin kütlesi sabittir
* Einstein
o Kütle hız arttıkça artar
* Daha sonra burada özel görelilik tartışılacaktır.

Astrofİzİk 9sb5

Neden bu tür bir isimlendirme yapıldı?

* Uyumluluk (ve tarihsel)
* Farklı enerjilere sahip fotonlar gellikle farklı türden aletler yardımıyla algılanabilmektedir.
o gözümüz görsel ışığı algılayabilmektedir.
o radyolar radyo dalgalarını algılayabilmektedirler.

Işık ve Enerji

* Parçacıkların enerji taşıması gibi fotonlarda enerji taşırlar
* Herbir dalgaboyuna karşılık gelen bir enerji mevcuttur

* Uzun dalgaboyları daha az enerji taşırlar
o (Radyo dalgaları)
* Kısa dalgaboyları daha fazla enerji taşırlar
o (X-ışınları)
* Bu nedenle morötesi ışınlar güneş yanıklarına ve kansere yol açarlar.

Atmosferik Pencereler

* Atmosferimiz sadece belirli dalgaboylarının geçmesine izin verir.
o Görünür bölge: 3500 - 10000 A
o Radyo bölge: 1 mm - 100 m
* Bu nedenden dolayı astronomların gözlemevlerinin uzayda olmasını tercih etmelerinin nedenini teşkil eder.

Ozon Deliği

* Ozon, Güneş'ten gelen morötesi (UV) ışınlarını engellemektedir.
* Ozon katmanındaki bir bozulma sadece insanlar için değil, aynı zamanda bitkiler ve hayvanlarıda etkileyecektir.
* Bir şansımız olabilirmi?