Astrophysik


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Wie hält die Schwerkraft einen Planeten in einer Umlaufbahn um die Sonne?

In der Newtonschen Mechanik ist die Schwerkraft eine zentrale anziehende Kraft. Dann ziehen sich der Planet und die Sonne an. In einem System mit Anfangsbedingungen mit Nullgeschwindigkeit werden die beiden Objekte zusammenfallen, da die Kraft den Planeten und die Sonne entlang einer Linie bewegt. Wenn der Planet eine Anfangsgeschwindigkeit mit einer Komponente hat, die orthogonal zur Linie zwischen dem Planeten und der Sonne ist, besteht die Möglichkeit, dass sich der Planet um die Sonne dreht. Insbesondere wird die Schwerkraft durch die Zentrifugalkraft ausgeglichen, die den Planeten umlaufend hält. Wir können versuchen, das zu berechnen. Die Gravitationskraft ist gegeben durch F_g = G (M_pM_s) / (r ^ 2) mit G die Gravitationskonstante, M_p die Masse des Planeten, M_s die Masse der Sonne und r die Entfernung zwischen den beiden. Die Zentrifugalkraft in der Näherung eines in einem Kreis rotierenden Planeten ist F_c = M_pv ^ 2 / r, wobei v die Geschwindigkeit ist. Das Gleichgewicht der beiden ist: F_g = F_c G (M_pM_s) / (r ^ 2) = M_pv ^ 2 / r G (M_s) / r = v ^ 2 Ich ersetze die Werte für G und für die Masse der Sonne v ^ 2r = GM_s = 6,67 · 10 ^ (- 11) m ^ 3 / ((s ^ 2 kg)) · 1,989 · 10 ^ (30) kg v · 2r = 13,26663 · 10 ^ (19 ) m ^ 3 / (s ^ ^ 2) v ^ 2r = 1,33 · 10 ^ (20) m ^ 3 / (s ^ ^ 2). Dies bedeutet, dass das Produkt zwischen dem Abstand und dem Quadrat der zum Ausgleich der Bewegung erforderlichen Geschwindigkeit konstant ist. Es ist interessant zu bemerken, dass es keine Abhängigkeit von der Masse des Planeten gibt. Die Entfernung der Planeten von der Sonne hängt also nur von der Geschwindigkeit ab. Berechnen wir die Entfernung der Erde. Die Geschwindigkeit ist Raum geteilt durch Zeit. Die Länge eines Kreises um die Sonne (wir nähern uns der Umlaufbahn mit einem Kreis) ist 2pir. Die Zeit für einen Kreislauf beträgt 365 Tage und jeder Tag ist 24 Stunden, jede Stunde 60 Minuten und jede Minute 60 Sekunden. Also ist die Geschwindigkeit v = (2pir) / (365 * 24 * 60 * 60) v = (2pir) /3.15*10 ^7 Ich stecke dies in die Gleichung der Umlaufbahn ein: ((2pir) / (3.15 * 10) (7)) ^ 2r = 1,33 * 10 ^ (20) (4 pi 2r ^ 3) / (9,9225 · 10 ^ (14)) = 1,33 * 10 ^ (20) r ^ 3 = (1,33 * 10 ^ (20) ) * 9,9225 * 10 ^ (14)) / (4pi ^ 2) r ^ 3 = 0,33 * 10 ^ 34 = 3,3 * 10 ^ 33 r = 1,489 * 10 ^ 11 m, dh 148,9 Millionen Kilometer. Wenn wir auf Wikipedia die Entfernung der Erde von der Sonne suchen, haben wir 149,59787 Millionen Kilometer. Ziemlich knapp!

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Können Planeten aufhören sich zu drehen?

Planeten können nicht aufhören sich zu drehen. Das Gesetz der Drehimpulserhaltung erlaubt einem Planeten nicht, sich zu drehen. Das Drehen von Objekten kann nur dann aufhören, wenn ein ausreichendes Drehmoment aufgebracht wird, um es zu stoppen. Die Spingeschwindigkeit der Planeten kann sich durch die Wechselwirkung der Schwerkraft mit anderen Körpern ändern, wodurch der Drehimpuls übertragen wird. Das beste Beispiel hierfür ist die Gezeitenlockerung, bei der die Spingeschwindigkeit eines Mondes reduziert wird, bis nur eine Seite des Mondes vom Mutterplaneten aus sichtbar ist. Unser Mond war früher näher an die Erde gelaufen, und er musste früher spinnen. Die Schwerkraft der Erde verlangsamte die Spingeschwindigkeit, indem der Drehimpuls auf die Umlaufbahn des Mondes übertragen wurde. Der Mond ist nun ordnungsgemäß gesperrt und seine Rotationsgeschwindigkeit entspricht der Umlaufzeit.

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Was ist ein Bezugssystem in Bezug auf Astronomie?

Dies ist eine sehr interessante Frage. Der natürliche Bezug ist natürlich ein Punkt auf der Erde, das Problem ist, dass sich die Erde auf viele Arten bewegt: Sie dreht sich um sich selbst, sie dreht sich um die Sonne, bewegt sich in der Milchstraße usw. Dann ist normalerweise das Koordinatensystem bezogen auf die Position der Erde in einem bestimmten Moment. Es wurde die Position der Erde bei dem Frühjahrsäquinoktium des Jahres 2000 ausgewählt. Dieses System wird dann zur aktuellen Zeit mit einer komplizierten Koordinatentransformation an den Ort auf der Erde transportiert. Darüber hinaus gibt es auch eine Bewegung der Sterne und Galaxien, die zur Berechnung beitragen muss, auch wenn sie im Vergleich zur Bewegung der Erde sehr klein ist.

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Was ist Astroteilchenphysik?

Astroteilchenphysik ist die Untersuchung von Teilchen, die aus astronomischen Phänomenen stammen. Physiker glauben, dass zu Beginn des Universums die physikalischen Gesetze einfacher waren als heute, mit wenigen Teilchen und vereinten Kräften symmetrischer. Was war der Hauptunterschied zwischen den Anfängen des Universums und jetzt? Es ist die Energiedichte. Um diese Bedingungen neu zu erstellen und zu studieren, müssen Partikel mit hoher Energie verwendet werden. Eine Methode ist die Verwendung der Teilchenbeschleuniger. Aber egal wie gut unsere Beschleuniger sind, die Energie ist im Vergleich zum Anfang des Universums sehr gering. Eine weitere Möglichkeit, die Hochenergiephysik zu untersuchen, besteht darin, die von Sternen, Supernova, Schwarzen Löchern und anderen großen astronomischen Objekten emittierten Teilchen zu untersuchen. Diese Teilchen sind sehr energiereich und können einige der Eigenschaften haben, die wir nach unseren Theorien suchen. Astroteilchenphysik ist die Untersuchung von Teilchen, die aus astronomischen Phänomenen stammen.

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Ist es möglich, den Weltraum anstelle eines Weltraumfahrzeugs zu "bewegen", um das Fahrzeug schneller fahren zu lassen?

Theoretisch ja Das ist der Alcubierre Drive. Was ist es? Lass mich dir sagen. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um ein Weltraum-Laufwerk, das den Raum bewegt, anstatt den Raum zu verschieben. Es wurde als theoretische Konsequenz von Einsteins Feldgleichungen in allgemeiner Relativitätstheorie entwickelt. Statt sich durch den Raum zu bewegen, zieht es sich zusammen und vergrößert den Raum vor und hinter ihm, um sein Ziel in schneller als der Lichtzeit zu erreichen, ohne die Physik zu brechen . Wenn Sie Star Trek gesehen haben, basiert der Warp Drive auf dem Alcubierre Drive. Es gibt jedoch zwei Haken: 1. Der Weltraumantrieb würde exotische Materie oder negative Masse erfordern, um zu funktionieren, was in unserem Universum möglicherweise unmöglich ist. 2. Wenn eine Theorie, die Quantenmechanik und Schwerkraft kombiniert, schließlich erfunden und bewiesen wurde, könnte sie die Lösungen in Einsteinschen Feldgleichungen eliminieren, die den Antrieb möglich machen. Deshalb ist meine Antwort: Ja, theoretisch könnten wir den Weltraum bewegen, um schneller zu reisen.

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Wie werden kosmische Strahlen blockiert?

Kosmische Strahlen werden durch bestimmte Materialien blockiert, wenn sie dick genug sind. Kosmische Strahlung sind hochenergetische Atomkerne. Ein Hauptbestandteil, der auch am gefährlichsten ist, sind Protonen mit hoher Energie. Verschiedene Materialien können verwendet werden, um kosmische Strahlung zu blockieren. Flüssiges Wasser ist sehr effektiv. Die Erdatmosphäre blockiert die meisten kosmischen Strahlen. Seltsamerweise können Metallschichten die Strahlung kosmischer Strahlung tatsächlich verschlimmern. Wenn energiereiche Protonen mit Metallkernen kollidieren, können sie in instabile Isotope umgewandelt werden, die dann radioaktiv zerfallen. Es wurde erforscht, wie Astronauten auf einer Marsmission vor kosmischen Strahlen geschützt werden können. Es müsste Material zwischen dem Metallrumpf und den Astronauten sein, um sie zu schützen. Wasser und sogar menschliche Abfälle wurden als Optionen betrachtet. Andere Optionen, um Protonen zu blockieren, sind Magnetfelder oder geben dem Raumfahrzeug eine positive elektrische Ladung. Das Problem bei diesen ist die benötigte Leistung.

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Woraus besteht ein Magnetfeld?

Photonen. In der Quantenfeldtheorie wird das elektromagnetische Feld von virtuellen Photonen transportiert. Man könnte also sagen, dass das Magnetfeld aus Photonen besteht.

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Was ist eine Struktur des Sterns?

Sterne haben, wie die meisten Sternkörper, unterschiedliche Schichten, jedoch nicht die von Planeten. Die Struktur variiert auch nach ihren Massen. Es hat einen Kern, den heißesten Teil. Es ist am besten, dass Sie es aus den Bildern unten für weitere Informationen sehen: Stellar Structure

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Was ist die spektroskopische Analysemethode?

Bei der Spektroskopie wird Licht gemessen, um herauszufinden, woraus auf atomarer Ebene etwas gemacht wird. Bei der Spektroskopie wird das von Sternen emittierte Licht gemessen, um festzustellen, welche Art von Atomen der Stern bildet oder aus welchen Substanzen eine Substanz besteht. Jedes Atom ist ein Kern, der von einer Ladung Elektronen umgeben ist. Die Elektronen haben bestimmte Energieniveaus wie Treppen und können sich durch Absorption oder Emission von Photonen bestimmter Frequenzen zwischen den Ebenen bewegen. Wenn ein Elektron ein Photon absorbiert, gewinnt es Energie und bewegt sich die Treppe hinauf. Wenn es ein Photon emittiert, verliert es Energie und geht wieder die Treppe hinunter. Glücklicherweise sind Photonen auch Licht, sodass wir es sehen können, wenn Elektronen in Atomen Energie verlieren. Außerdem hat jedes Atom sehr spezifische Energieniveaus, die wir hier auf der Erde genau messen können. Daher wissen wir anhand der Frequenz des emittierten Lichts, welche Energie verloren geht und welches Atom sich im Stern oder in irgendeiner anderen Substanz befindet. [Das obige Bild ist ein Beispiel für die Spektroskopie.] Die Energie eines Photons ist gegeben durch: E = hf oder E = hnu, wobei h als Planck-Konstante bezeichnet wird und ungefähr 6,626 · 10 ^ -34Js beträgt, und f die Frequenz von ist das Licht wird in Hertz abgegeben (Schwingungen pro Sekunde). Es ist möglich, dass wir die Frequenz nicht direkt messen können, aber wir wissen, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist und gegeben ist durch: c = Flambda wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist, Lambda die Wellenlänge ist und f wiederum die Frequenz ist . Die Lichtgeschwindigkeit beträgt ca. 3 * 10 ^ 8m / s. Der tatsächliche Wert wird als 2.99792458 * 10 ^ 8m / s angenommen. Diese Werte sind die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Daher ist f = c / lambda, also E = hf = (hc) / lambda. Dies ist großartig, weil die Farbe des Lichts die Wellenlänge des Menschen ist, also können wir nur aus der Farbe eines Elements die Energie des emittierten Lichts bestimmen Die emittierte Energie ist für jedes Atom spezifisch. Wir können auch den umgekehrten Weg gehen, anstatt das Licht zu messen, das etwas emittiert, das von ihm absorbierte Licht zu messen, was, obwohl es genau das Gegenteil ist, genau das gleiche Ergebnis liefert. Wir können dies tun, indem wir ein weißes Licht auf ein Gas im Labor werfen und sehen, welches Licht durch die andere Seite kommt. Das Licht, das nicht durchkommt, wird absorbiert und wir können genau erkennen, was das Gas ist.

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