Rebellious No-Post !
Favori Oyuncu : Metin Oktay Mesaj Sayısı : 14623 Puan : 258171 Rep : 2564 Yer : Ali Samiyen Cinsiyet : Kayıt tarihi : 19/08/09
| Konu: Astrofizik Perş. Haz. 10, 2010 12:46 am | |
| 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. Bu hızla Alpha Centauri yıldızına gidebilmek icin 44 milyon yılın geçmesi gerekmektedir.
Bilimsel Gösterim Bilimsel gösterimler çok küçük ve çok büyük sayıları gösterebilmek için kullanılır.
Bilimsel gösterim için örnekler 0.001 = 10-3 0.005 = 5x10-3 0.1 = 10-1 0.5 = 5x10-1 1.0 = 100 5.0 = 5x100 100 = 102 500.0 = 5x102
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. Örnekler: Ağırlık'a karşılık Kütle Konum Kütle Ağırlık AÇıklama Dünya 70 kg 154 lbs kişinin boyutu Ay 70 kg 26 lbs 1/6 Yer'deki Çekim gücü Jüpiter 70 kg 391 lbs katı yüzey yok Güneş 70 kg 2.1 ton katı yüzey yok Beyaz Cüce 70 kg 25,300 ton Ê
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) Örnek Sıcaklıklar Cisim K C F Ithaca-Temmuz 308 35 95 Ithaca-Şubat 250 -23 -10 Güneş (yüzeyi) 5800 5527 9981 Pluto 43 -230 -382
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
Materyal Kütle Yoğunluğu (g/cm3) Parçacık Yoğunluğu (parçacık/cm3) Su 1 3.7x1022 Hava 1.3x10-3 3x1019 Kurşun 11.3 3.3x1022 Altın 19.3 5.9x1022
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 BAKIŞ
Dersin 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 Cıva elementinin 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
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 Cisim Işınımgücü (Watt) Toplam ömrü boyunca Enerji Çıkışı (Joul) Nükleer bomba 1021 1015 Güneş Patlaması 1023 1025 Yıldız 1026 1044 Süpernova 1037 1044 Samanyolu 1037 1055
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 Birimin Adı Sembol Faktör Uzunluk Örnek (metre) Giga G 109 109 Mega M 106 106 kilo k 103 103 centi c 10-2 10-2 milli m 10-3 10-3 micro m 10-6 10-6
Atomlar Atom => "indivisible" Madde atomlardan oluşmaktadır. Sabit hareketli çok küçük parçacıklar. Bir parmağınızda yaklaşık 1024 atom bulunmaktadır
Farklı atomlar => farklı elementleri oluşturur
Bir Atom'un Basit Görünüşü
Basit Atomlar
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.
Doğal Güçler
Sayı Güç Göreli Þiddeti 1. Nukleer 1 2. Elektromanyetik 1/137 3. Zayıf 10-13 4. Çekimsel 10-39
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)
Çekim Gücü ile ilgili Örnekler Cisim Kütle (Dünya=1) Çap (Dünya=1) Çekim (Dünya=1) Ay 0.0123 0.27 0.17 Venüs 0.81 0.95 0.91 Mars 0.11 0.53 0.38 Jüpiter 317 11.2 2.54 Güneş 333,000 109 27.9
Einstein ve Newton Newton'un yasaları gezegenlerin hareketlerini açıklar. Fakat yeterli değildir Einstein - 1916 Genel Göreliliği Formüle etmiştir Newton'un yasalarını düzeltmiştir Karadelikler ve Kozmoloji için duyarlı bilgilere ihtiyaç vardır.
Bilimsel Yöntem Einstein'in Newton'un yasalarını düzeltmesi bilimsel yöntem için mükemmel bir örnektir. Adımlar: Gözlemler Hipotez Denetleme "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 Bir cismin kütlesi sabittir Einstein Kütle hız arttıkça artar
Daha sonra burada özel görelilik tartışılacaktır. Işınımın Türü Yaklaşık Dalgaboyu Angström Mikron Gamma ışınları 0.01 10-6 X-ışınları 1 10-4 Moröte 1000 0.1 Görünür bölge 5000 0.5 Kırmızıöte 1 x 105 100 Mikrodalga 1 x 106 103 Radar 1 x 107 104 Radyo 1 x 109 106
Neden bu tür bir isimlendirme yapıldı?
Uyumluluk (ve tarihsel) Farklı enerjilere sahip fotonlar gellikle farklı türden aletler yardımıyla algılanabilmektedir. gözümüz görsel ışığı algılayabilmektedir. 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 (Radyo dalgaları) Kısa dalgaboyları daha fazla enerji taşırlar (X-ışınları) Bu nedenle morötesi ışınlar güneş yanıklarına ve kansere yol açarlar.
Atmosferik Pencereler Atmosferimiz sadece belirli dalgaboylarının geçmesine izin verir. Görünür bölge: 3500 - 10000 A 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? | |
|