Astrofizyka
Z Wikipedii
Astrofizyka jest dziedziną leżącą na pograniczu fizyki i astronomii, zajmującą się badaniem procesów fizycznych w skali astronomicznej oraz budową i prawami rządzącymi obiektami astronomicznymi. Tematem badań astrofizyki są procesy fizyczne we Wszechświecie takich obiektów jak gwiazdy, galaktyki, materia międzygwiezdna oraz ich wzajemne oddziaływanie.
Badania dotyczą ewolucji Wszechświata w skali kosmologicznej jak i ewolucji gwiazd (astrofizyka teoretyczna). Astrofizyka traktuje Wszechświat jako ogromne laboratorium fizyczne.
Faktycznie współczesne obserwacje astronomiczne wymagają interpretacji fizycznej włączając całą wiedzę fizyczną od mechaniki klasycznej, mechaniki kwantowej, fizyki fazy skondensowanej, fizyki jądrowej, fizyki cząstek elementarnych po ogólną teorię względności.
Spis treści |
[edytuj] Historia astrofizyki
Astronomia jest tak stara, jak nasza cywilizacja. Przez długi czas rozwijała się niezależnie od fizyki. W światopoglądzie Arystotelesa, świat niebieski zbudowany był z ciał doskonałych, składał się z doskonałych sfer poruszających się po doskonałych orbitach kołowych. Świat zjawisk ziemskich był niedoskonały. Te dwa światy nie były z sobą związane.
Przez wieki, zdroworozsądkowy pogląd, że Słońce i inne planety krążą wokół Ziemi był niepodważalny, aż do XVI wieku, gdy Mikołaj Kopernik zasugerował, że Ziemia jak i inne planety układu Słonecznego krążą wokół Słońca. Galileo Galilei dokonał pierwszych obserwacji, ale nie miały one w astronomii znaczenia astrofizycznego.
Na początku XVII wieku Jan Kepler odkrył prawa ruchu planet (prawa Keplera). Pod koniec tego wieku Isaac Newton połączył prawa Keplera z dynamiką Galileusza. Pokazał, że to samo prawo ciążenia rządzi ruchem ciał na Ziemi jak i ruchem Księżyca czy planet. Newton dokonał ujednolicenia fizyki ziemskiej z astronomią. Była to pierwsza unifikacja fizyki w historii. Od tego momentu stosuje się jednolity opis (matematyczny, prawa mechaniki nieba) do opisu Wszechświata.
Opublikowanie przez Izaaka Newtona swego dzieła Principia, zmieniło nawigację morską.
Od 1670 roku zaczęto używać nowoczesnych przyrządów nawigacyjnych i precyzyjnych zegarów. Potrzeby nawigacji wymogły bardziej dokładne obserwacje astronomiczne i konstrukcję bardziej precyzyjnych instrumentów pomiarowych.
Pod koniec XIX wieku, zaobserwowano linie widmowe w promieniowaniu z Słońca. Eksperymenty z gorącymi gazami pokazały, że takie same linie można obserwować w obserwowanym widmie, linie te są charakterystyczne dla poszczególnych pierwiastków. W ten sposób udowodniona, że pierwiastki występujące w Słońcu występują również na Ziemi. Faktycznie, pierwiastek hel został najpierw odkryty w widmie z Słońca, a następnie w laboratorium ziemskim (stąd etymologia nazwy pierwiastka). Ten przełomowy moment często uważa się za narodziny astrofizyki jako osobnej gałęzi wiedzy.
W XX wieku spektroskopia (badanie linii spektralnych) silnie się rozwinęła prowadząc do mechaniki kwantowej koniecznej do zrozumienia eksperymentów i obserwacji astronomicznych.
[edytuj] Astrofizyka obserwacyjna
Większość procesów astrofizycznych nie może być zrealizowana w ziemskich laboratoriach. Istnieje jednak ogromna ilość obiektów astrofizycznych widzialnych w promieniowaniu elektromagnetycznym. Badanie tych obiektów jest celem obserwacyjnej astrofizyki.
Techniki obserwacji obiektów astrofizycznych wymagają bardzo zaawansowanej technologii i do niedawna były po prostu nie znane.
Większość obserwacji jest robiona przy użyciu promieniowania elektromagnetycznego.
- radioastronomia
- podczerwień
- astronomia optyczna
- ultrafiolet
- astronomia rentgenowska
- astronomia gamma
[edytuj] Astrofizyka teoretyczna
Astrofizyka teoretyczna jest dyscypliną starającą się wyjaśnić zjawiska obserwowane przez astronomów w oparciu o teorie fizyczne. W tym celu astrofizyka teoretyczna buduje modele teoretyczne (abstrakcyjne jak i numeryczne), które starają się tłumaczyć obserwacje jak i przewidywać nowe zjawiska.
Teoretyczna astrofizyka używa szerokiego spektrum metod, np. modelowania analitycznego (dla przykładu metoda politrop do modelowania zachowania gwiazdy, metod numerycznych do symulacji układów astrofizycznych. Każda z tych metod ma swoje zalety.
Zainteresowania astrofizyki teoretycznej dotyczą: ewolucji gwiazd, materii (barionowej i ciemnej materii) i promieniowania kosmicznego, kosmologii, formowania się i ewolucji: galaktyk, wielkoskalowych struktur we Wszechświecie.
