Informace z vesmíru Informace z vesmíru elektromagnetické záření - světlo kosmické záření - primární a sekundární, např. sluneční vítr gravitační vlny vzorky hornin meteority * , Meteority 6. 10. 2021: Databáze meteoritů - 73 774 položek z toho: 482 měsíčních, 313 marsovských meteoritů, ale několik také z planetek (http://www.lpi.usra.edu/meteor/) 27 v ČR, 7 v SR meteorit z Měsíce meteorit z Marsu ALH84001; řetízkovité struktury v meteoritu (rozměry 20-100 nm) doloženy případy pozorování průletu atmosférou a nálezu následného meteoritu; poprvé 1957 Příbram (Ceplecha), 2010 Košice, 2011 Benešov (Spurný), 2013 Čeljabinsk 2005 - 1. meteorit na jiné planetě (Mars) kamenný Typy meteoritu: chondrit kamenné - chondrity, - achondrity, - uhlíkaté chondrity železné chondrule • železnokamenné Dovoz vzorků z Mósfce: 1969- 1972 USA - Apollo - 6 posádek - 382 kg vzorků 1970- 1976 Sovětský svaz - automat Luna - 0.32 kg vzorků 2020 Čína - Chang'e 5 - 1.731 kg vzorků z komet: 1999 start Stardust - výzkum komety Wild-2 a sběr prachových částic v meziplanetárním prostoru a při průletu kómou komety. Návratové pouzdro přistálo na Zemi v lednu 2006. 1998 Hayabusa - přistání na planetce Itokawa a odběr vzorků; při návratu r. 2010 se modul zřítil na povrch Země, ale v troskách se vzorky planetky Itokawa podařilo najít. z planetek: 2014 start Hayabusa 2, září 2018 - přistání na Ryugu, 2019 - odběr vzorků, návrat se vzorky 6.12.2020 2016 start OSIRIS-REx- 3.12.2018 na dráze u Bennu, 20.10.2020 odběr vzorků 2023 návrat se vzorky částice slunečního větru: 2001 start sondy Genesis - plán: 3 roky sběr částic slunečního větru. Návratovému pouzdru se neotevřel padák => modul byl silně poškozen srážky družic a kosmických lodi s mikročásticemi plány: NASA (Asteroid Redirect Mission - ARM) - odchytit asteroid, dotáhnout k Zemi nebo Měsíci a na oběžné dráze blíže prozkoumat (uzavřeno 2017) Kosmický vítr aneb nálety částic Kosmické záření 1912 objev - Victor Franz Hess - během balonového výstupu v Ústí nad Labem - intenzita roste s výškou („výškové záření"); primární (před dopadem do atmosféry Země) - 90 % protony, 9 % jádra hélia a 1 % e~ sekundární-vznik v 12-15 km nad zemí, z 1 primární částice až 106 sekundárních částic a fotonů gama záření (spršky záření 1938 Pierre Victor Auger) původ není zcela jasný - ale v r. 2017 - kosmické záření s nejvyššími energiemi má extragalaktický původ h tt p ://www. a u g e r. o rq/ PTE R R E AUGER DBSERVATDRV Kosmický vítr aneb nálety částic G0ES13 Proton Flux (5 minute data) Sluneční vítr proud částic z koróny - protonů, a částic a elektronů; rychlost 300 až 700 km/s; > hustota - obvykle 3 až 15 částic/cm3, ale může narůst \ i O několik řádu http://www.aurora-service.eu/aurora-forecast/ | https://www.swpc.noaa.gov/products/aurora-30-minute-Torecast £ Hvězdný vítr Updoted 2012 Mar 8 12:36:03 UTC Gravitační vlny Space-time Hanford, Washington (Hl) Livingston, Louisiana (LI) 1.0- 0.5- 0.0 í -0.5- 1—■ -1.0- ö 1.0- (D i— ±J U1 0.5-o.o - -0.5- -í.o- 0.5- o.o- -0.5 'in' IT 512J -" u OJ 25el requ 12sl LL_ 641 32I — Hl observed Numerifi»! ni 13tiwily REtoiwirücted (wavelet) Recan5trurted (template) — Residual LI observed Hl observed N lifted, inverted) Num-priml rp-Lit TlLt I \\ II IIII MIH II I IM -■-V iiái iuh mih ircNU uh -™! w°£—n im-. tKU r Hl I n m y hl im ľ rn waséZt - r- ■tbt vil y-ri i. fF-jvn rania 3 r. Ta VfÄ«.ww i«v hm ■rTTT,"Hi| npr i-niiyn ■ií-i ítíj . ■ .- . |K)ftdQ __■pri jju i-*-- 'n >Hufw'jVi{|U vŕOC 'úwQuO i:h *í j" i il ľ- li 'i ítíj I I I An I I I iteJ-x Mil I Mil I I I I FSM I«-» /LWrl FI«: J H JJT»^ ]■"> LPrF: 1UH iS1".! LL4 FFIí ľa T irilLfW'"J Ü00Z Oůůl QŮŮ ůůť n -Ji ■ °6j|ň - Don 9JLU0U0JJSB BAOLUSBdOL|OULU ÁLUOUOJJSB J9ßU9SS9llH}|nw Elektromagnetické záření Nejrozšířenější formou, jakou nám okolní vesmír o sobě předává informace! Elmg. záření - příčné vlnění, charakteristika - kmitočet (frekvence), vlnová délka x částice, tzv. fotony, charakteristika - energie a hybnost Max Plaňek (1900) - energie fotonu ~ kmitočtu záření vysvětlení pozorovaných jevů za předpokladu: - vlnové povahy (např. ohyb záření), - časticového charakteru (např. fotoefekt) => dualismus vlna-částice základní vztahy c = Xv, E= hv C - rychlost Šíření Světla v daném prostředí (ve vakuu maximální 299 792,458 km-S"1), h - Planckova konstanta (h = 6,62607015-10-34 J-s). energie fotonu je kvantována kvantum energie se mění (v závislosti na kmitočtu záření) F H OTO H $ C L T - IDENTITY PMí&LEMS Elektromagnetické záření rozdělení podle vlnových délek Záření rádiové mikrovlnné infračervené viditelné ultrafialové rentgenové gama Rozsah vlnových délek 1 maž 100 km 1 mm až 1 m 750 nm až 1 mm 400 nm až 750 nm 50 nm až 400 nm 0,1 nm až 50 nm méně než 0,1 nm vlnová dclka & (nm> 7Q0 fifflí 50Q 4O0 vitliiflňc spektrum — vlnoví ílŕlka i atmosférická okna záření s nejkratšími vlnovými délkami (y až UV) pohlcuje především atm. ozon optické okno - velmi úzké infračervené okno - částečně propustné, velká část IR a mikrovlnného záření pohlcena molekulami vody a kyslíku rádiové okno - rádiové záření kosmických objektů s X řádově 103 až 10 m delší vlnové délky - nepropouští zemská ionosféra g záření viditelné mikrovlnné 2 gama ultrafialové infračervené rádiové nanometrů mikrometrů milimetrů metrů Proč a jak tělesa záři? Jak vzniká záření? změna energetického stavu atomu, molekuly, elementární částice: vyzářením (emisí) pohlcením (absorpcí) kvanta elektromagnetického záření, změna energie závisí na způsobu vzájemného působení částice a okolí částice vázané - v atomu nebo molekule - jen určité energie částice volné - přechody mezi dvěma libovolnými energetickými stavy (případně jeden stav je „volný" a druhý vázaný). Záření vázaných částic Přeskok elektronu mezi energiovými hladinami => tvorba diskrétního záření => spektrální čáry Absorpce - pohlcení fotonu o dané energii, odpovídající rozdílu mezi dvěma energiovými hladinami (excitace atomu) Emise - vyzáření fotonu o energii dané rozdílem mezi dvěma energiovými hladinami Ground spektrální čáry vodíku Záření volných částic elektron jen elektricky nabité částice, pohybující se zrychleně např. volné elektrony - průlet kolem kladného iontu => zakřivení trajektorie, změna rychlosti => změna hybnosti => vyzáření fotonu s energií hv (tzv. brzdné záření) - pohyb elektronu v magnetickém poli => Lorentzova síla => zakřivení trajektorie a vyzařování elektronu © kladný iont charakter záření závisí na rychlosti elektronu •V«C => Cyklotronové Záření - všesměrové záření na kmitočtu odpovídajícím frekvenci oběhu elektronu v urychlovači • V* C => Synchrotronové Záření - relativistické efekty; prakticky spojité spektrum záření. Tepelné záření - záření absolutně černého tělesa absolutně černé těleso AČT - zavedl Kirchhoff (1860) pozor! tělesa jsou „černá", když nezáří x AČT září (a jeho barva závisí na teplotě) AČT - idealizovaná představa: prázdná nádoba s malým otvorem a dutinou tvaru koule, kužele nebo válce. záření uvnitř dutiny - po nesčetných odrazech na stěnách se pohltí -„plyn" v tepelné rovnováze se stěnami nádoby => přísluší mu jistá teplota => jde o rovnovážné tepelné záření. Každé těleso zahřáté na jakoukoli teplotu září => září i AČT. Energie vyzářená jednotkovou plochou AČT za sekundu závisí jen na teplotě a nezávisí na materiálu či tvaru stěn. Z experimentů: čím vyss/'teplota Tabsolutně černého tělesa, 1. tím více vyzařuje (celkově i v jednotlivých vlnových délkách); 2. tím více se posouvá ke kratším vlnovým délkám maximum vyzařování => změna zabarvení zářiče (od červené (chladný) až po modrobílé pro žhavý) Celkové množství vyzářené energie ~ T4 Stefanův-Boltzmannův zákon (1884) L = 4nR2aT4