Grawitacja i elementy astronomii.

Transkrypt

1 Gawitacja i eleenty atonoii. Spi teści. 1. Wtęp. Ruch, jego powzechność i względność. 2. Pędkość jako wielkość fizyczna. 3. Wektoowy chaakte pędkości. 4. Ruch jednotajny, potoliniowy. 5. Ruch zienny 6. Zaady dynaiki Newtona. 7. Ruch jednotajny po okęgu. 8. Zjawiko powzechnego ciążenia. 9. Opi uchu planet i atelitów. Stan nieważkości. Budowa Układu Słonecznego 11. Fazy Kiężyca. 12. Zaćienia Kiężyca. 13. Odległości w Układzie Słoneczny. 14. Okeślanie wieku Układu Słonecznego. 15. Doga Mleczna. Miejce Układu Słonecznego w gala ktyce. 16. Teoia Wielkiego Wybuchu. 1

2 Wtęp. Ruch, jego powzechność i względność. Początek uczenia ię fizyki pzypoina naukę obcego języka. Poznacie wiele nowych łów, nauczycie ię znaczenia nowych pojęć. Wiele z nich używa ię ównież w języku potoczny. Dowiecie ię ównież, że językie fizyki jet ateatyka, co oznacza, że zapiywać będzie y pawa fizyki i zależności w potaci wzoów. Podtawowe pojęcia i wielkości łużące do opiu uchu. Ruch podtawowe zjawiko fizyczne, któeu podlega cała ateia któa na otacza. Aby opiać zjawiko uchu uiy ię najpiew nauczyć jak opiywać położenie ciał (czyli pzediotów). Zatanówcie ię, jak tłuaczycie kouś, jak tafić np. do nazej zkoły. Na pewno po wiecie, że jet to w pobliżu onda i klepu Inteache. Okeśliliście to, co fizycy nazywają układe odnieienia. Układ odnieienia coś (ciało lub układ ciał np. budynek, dzewo, toy kolejowe) względe któego okeślay położenie innych ciał. Wybieay je dowolnie. Co to znaczy okeślić położenie względe danego układu odnieienia? (jakich jezcze infoacji udzielilibyście, aby kouś wytłuaczyć, gdzie znajduje ię naza zkoła?) Badzo wygodny poobe okeślania położenia jet wykozytanie potokątnego układu wpółzędnych. Wtedy do okeślenia położenia wytaczą na dwie liczby zwane wpółzędnyi. Weźcie do ęki np. plan dowolnego iata i póbujcie pozukać konketnej ulicy np. Gunwaldzkiej. Na odwocie apy znajduje ię indek ulic. Znajdziey na ni ul. Gunwaldzką waz z infoacją: - Gunwaldzka c3. Jeżeli pojzycie na plan, to zauważycie, że jet podzielony na potokąty Twozą one wieze i koluny. Na kawędziach planu znajdziecie oznaczenia: na kawędzi pozioej 1,2 3, itd., na kawędzi pionowej a, b, c, itd., 2

3 Wobec tego wiey, że ulica Gunwaldzka(c3) leży w potokącie, któy jet położony na kzyżowaniu wieza c i koluny 3. Te ybole c oaz 3 to wpółzędne położenia. W guncie zeczy kozytaliśy tutaj ze znanego Wa z ateatyki potokątnego układu wpółzędnych. Jet to powzechnie toowany poób do okeślania położenia punktu( na płazczyźnie-jeżeli użyjey dwóch oi lub w pzetzeni -jeżeli użyjey tzech oi). Nazy układe odnieienia jet po potu początek układu wpółzędnych. Ruch ciał jet powzechny zjawikie fizyczny. Na czy polega uch ciała? na zianie jego położenia względe wybanego (dowolnie) układu odnieienia. Najpiew ciało było w położeniu 1 a później w położeniu 2. Widać, że te położenia nie ą takie ae. Ziana położenia zotała powodowana uche ciała. Jeżeli nie natępuje ziana położenia względe wybanego układu odnieienia to ówiy, że ciało jet w poczynku. Zaówno uch jak i poczynek ają jedną ciekawą cechę. Każdy z Wa w dowolny oencie(np. iedząc na pzewie na ławce na koytazu zkoły) oże zadać pytanie czy ja jete w uchu? Odpowiedzi na tak foułowane pytanie ogą być dwie pozonie ze obą pzeczne: jeteś w poczynku (np. względe budynku zkoły), jeteś w uchu (np. względe Słońca), Ta właściwość uchu i poczynku nazywa ię względnością. Polega ona na ty, ze dane ciało w tej aej chwili oże być w uchu względe jednego układu odnieienia a w poczynku wzglę de innego układu odnieieni. Opiując uch ciał będziey ię poługiwać óżnyi pojęciai i wielkościai fizycznyi (wielkością fizyczną nazyway to, co ożey ziezyć i podać watość. Np. wielkością fizyczną jet naza aa, wzot.) Ruch polega na zianie położenia. Jeżeli kolejne położenia ciała układają ię wzdłuż linii potej to uch nazwiey potoliniowy. Jeżeli kolejne położenia nie układają ię wzdłuż linii potej, to uch nazwiey kzywoliniowy. Tą linię nazyway toe uchu. Ze względu na to uchy dzieliy na: potoliniowe i kzywoliniowe. Długość odcinka tou nazyway dogą pzebyta pzez ciało. Miezyy ja zawze wzdłuż tou. Nie natęcza to pobleów pzy uchu po linii potej. Pzy uchu kzywoliniowy uiy całą dogę podzielić na niejze odcinki, ziezyć ich długości i je dodać. Odcinek AB nie jet dogą, ponieważ dogę uiy iezyć wzdłuż tou (odcinek AB nazwiey pzeiezczenie). Językie fizyki jet ateatyka, i dlatego uiy ię nauczyć toowania yboli do zapiu wielkości fizycznych oaz poznać jednotki tych wielkości. ybol dogi, [] = [(et)] - zapi oznacza, że jednotką dogi jet et. Wzytkie jednotki, któych będziey używać iezczą ię w układzie SI. Opócz eta, któy jet podtawowa jednotką dogi w układzie SI toujey jednotki pochodne: więkze od eta (czyli wielokotne) i niejze od eta (czyli podwielokotne). 1c(centyet) = 0,01 1 (iliet) = 0,001 = 0,1c 3

4 1 = 0 c =00 1k(kiloet) = 00 1 = k Ziana położenia, czyli pzebycie pewnej dogi wyaga czau (np. podóż aochode z Lublińca do Czętochowy jet związana z pzebycie dogi 35 k w czaie 45 inut). Pojawia ię na natępna wielkość fizyczna cza. t ybol czau, [t] = [(ekunda)] podtawowa jednotka czau w układzie SI. 1 in = 60 1 h(godzina) = 60 in = h 1= 3600 Do piu teści Pędkość jako wielkość fizyczna. Zóby teaz natępujące poównanie: do Czętochowy udaje ię piechu i autoobilita. Pzebywają taką aą dogę. Ale czay potzebne na pzebycie tej aej dogi znacznie ię óżnią. Powiey, że piechu pouzał ię wolno a autoobilita pouzał ię zybciej. Aby takie uchy poównywać potzebna na jet natępna wielkość fizyczna pędkość. V- ybol pędkości V = - pędkość jet ówna tounkowi dogi do czau w jaki ta doga zotała pzebyta pzez t ciało. [V] = [ ] podtawowa jednotka pędkości w układzie SI. Każda wielkość fizyczna tanowi odpowiedź na jakieś pytanie. Jaką infoację ay o uchu, jeżeli wiey, że watość pędkości wynoi np. 5? Jak bzi pytanie, na któe odpowiedź wy noi 5? Pytanie bzi:, jaką dogę ciało pzebywa w jednotce czau. Odpowiedź bzi: w cią gu 1 ciało pzebywa dogę 5. k Jednotki pędkości używaną badzo częto w paktyce jet. W takich jednotkach ą wykah lowane ieniki pędkości w aochodach. Ważną uiejętnością, któą uicie opanować ą k działania na jednotkach. Np. pędkość a watość 72. Wyaź ją w. h Potępujey natępująco: jednotka pędkości jet kobinacja jednotek dogi i czau. Wobec tego naze zadanie polega na ty, aby kiloety zatąpić ównoważną ilością etów a godzinę zatąpić ównoważną ilością ekund. 1k = 00 (czyli zaiat jednego kiloeta wtawiay 00), 1h = 3600 (czyli zaiat 1 godziny wtawiay 3600), k = 72 = 72 = = h k Podobnie potąpiy pzy zaianie pędkości wyażonej w na pędkość w. Np. pędkość h k a watość 30. Wyaź ją w. h 4

5 Kolejne etapy: 1k 1 =, 00 1h 1 =, k 1k k 80k k 30 = = 30 = 30 = = 8 1h 00 1h h h h 3600 Do piu teści Wektoowy chaakte pędkości. O pędkości ówiy, że jet wielkością wektoową (takii wielkościai ą ównież: iła i pzypiezenie). Dugi type wielkości fizycznych ą wielkości kalane(takii wielkościai ą: cza, aa, doga). Wielkości typu wektoowego(kócej- wektoy) ają cztey cechy: k watość (wyażoną w odpowiednich jednotkach, np. ) h kieunek wyznaczony pzez potą, na któej leży wekto, zwot, punkt pzyłożenia, Wekto to inaczej kieowany odcinek (odcinek, czyli część potej). Gaficzny ybole wektoa jet taka tzałka. Jej got pokazuje, jaki jet zwot wektoa. O nazy wektoze powiedzielibyśy, że a kieunek pozioy i jet zwócony w pawo (na tej aej potej ógłby jezcze leżeć wekto zwócony w lewo). Jak w paktyce zatoować to do opiu pędkości uchu? Wekto pędkości jet w każdy punkcie tyczny do tou uchu( w uchu po linii potej wekto pędkości leży na tej potej tanowiącej to uchu), Punkt pzyłożenia wektoa pędkości pokywa ię ze śodkie ay ciał, któe ię pouza, Miaą watości wektoa pędkości jet długość tzałki ybolizującej wekto w pzyjętej kali(zczegółowo zotanie to oówione pzy wektoach iły). Do piu teści Ruch jednotajny, potoliniowy. Jeżeli w czaie twania uchu pędkość jet tała, to uch nazyway uche jednotajny, potoliniowy. Mówiąc, że pędkość jet tała ozuiey, że: a tałą watość, a tały kieunek (czyli wekto pędkości leży tale na tej aej potej, co oznacza, że toe uchu jet linia pota), a tały zwot, a tały punkt pzyłożenia. Zapiujey to w poób natępujący: V = cont. (jet to bez wątpienia kótzy poób zapiania infoacji podanych wyżej). Jeżeli natoiat zapi będzie ieć taka potać: V = cont., to oznaczać to będzie infoację, że watość pędkości (czyli tylko jedna z cech wektoa) jet tała. Jakie ą cechy tego uchu. Co oznacza infoacja, że wekto pędkości jet tały? 1. toe uchu jet linia pota, 5

6 2. pędkość a tałą watość, z czego wynika, że w jednakowych, kolejnych odtępach czau pouzające ię ciało pzebywa jednakowe co do wielkości odcinki dogi (np. pędkość V = 5 = cont. oznacza, że w każdej z natępujących po obie ekund twania uchu ciało pzebywa dogę 5). W zadaniach dotyczących uchu jednotajnego, potoliniowego będzie na ównież inteeować ożliwość wyznaczenia dogi, jaką pzebędzie ciało w okeślony czaie. W ty celu pzekztałcay ównanie na pędkość: V= / t t (zapi za ukośnikie oznacza, że obie tony ównania nożyy pzez cza) t =, t = V t - to ównanie pozwalające wyliczyć dogę w uchu jednotajny, potoliniowy. Powiey, że z ównania wynika, że doga pzebyta pzez ciało jet wpot popocjonalna do czau twania uchu. Każde z poznanych ównań ożna pzedtawić za poocą wykeu. W fizyce oś odciętych (oś pozioa, albo oś x) jet oią ziennych niezależnych. Zapi = f ( t ) - czytay: doga, jako funkcja czau (wielkość w nawiaie znajdzie ię na oi odciętych). V t= v=f(t) = v t [] V[/] v [/] t[] =f(t) [] t [] t[] Do piu teści Ruch zienny W uchu zienny V =/ cont (pędkość nie jet tała). W ty uchu pędkość ię zienia. Ziany ogą polegać na ty, że zienia ię: watość pędkości a kieunek, zwot i punkt pzyłożenia pozotają tałe. Oznacza to, że toe uchu jet linia pota, (dlaczego?). May wtedy do czynienia z uche zienny potoliniowy, watość, kieunek i zwot. Toe uchu nie jet linia pota, (dlaczego?). May wtedy do czynienia z uche zienny kzywoliniowy. Szczególny pzypadkie uchu ziennego potoliniowego jet uch jednotajnie zienny potoliniowy. W ty uchu w jednakowych odtępach czau natępują jednakowe pzyoty 6

7 watości pędkości. (pzyoty, czyli ziany). Jeżeli watość pędkości ośnie to uch nazyway pzypiezony, a jeżeli watość pędkości aleje, to uch nazyway opóźniony. Miaą tepa zian watości pędkości jet pzypiezenie. W uchu jednotajnie zienny jet ono tałe. V = cont ; t a ybol pzypiezenia, V - ybol pzyotu pędkości, T cza w któy pędkość zieniła ię o V, [a]= = 2 Np. infoacja, że pzypiezenie wynoi 5 2 oznacza, że w każdej ekundzie uchu pędkość zienia ię o 5. Do piu teści a= Zaady dynaiki Newtona. Analizując zjawiko uchu ożey potawić obie pytanie: co powoduje, że jedne ciała pouzają ię uche jednotajny potoliniowy a inne uche zienny? Czynnikie ty jet iła. I zaada dynaiki: jeżeli na ciało nie działa żadna iła lub działające iły ównoważą ię, to ciało pozotaje w poczynku lub pouza ię uche jednotajny potoliniowy. W ty foułowaniu piewzej zaady dynaiki chowana jet względność uchu i poczynku [ciało pozotaje w poczynku (względe jednego układu odnieienia) lub pouza ię uche jednotajny potoliniowy (względe innego układu odnieienia)]. Piewza zaada dynaiki okeśla waunki, jakie uzą wytąpić, aby ciało pouzało ię uche jednotajny potoliniowy lub pozotawało w poczynku. II zaada dynaiki: jeżeli na ciało działa niezównoważona iła, to ciało pouza ię uche zienny, a pzypiezenie w uchu jet wpot popocjonalne do działającej iły i odwotnie popocjonalne do ay tego ciała. Wekto pzypiezenia a taki a kieunek i zwot jak działająca iła. F Powyżze ównanie jet ateatyczny zapie II zaady dynaiki. Jego analiza powadzi do wnioku, że tała iła (o tałej watości, kieunku i zwocie) działająca na ciało powoduje, że ciało pouza ię uche jednotajny potoliniowy, a zienna iła powoduje, że ciało pouza ię uche w któy pzypiezenie nie jet tałe. Reauując kutkie działania niezównoważonej iły na ciało jet pzypiezenie (ziana pędkości). a= III zaada dynaiki: jeżeli jedno ciało działa na dugie z pewną iłą, to dugie ciało działa na to piewze iłą o tej aej watości, o ty ay kieunku i pzeciwny zwocie. 7

8 Tzecia zaada okeśla kąd pochodzą iły. Źódłe iły działającej na ciało jet zawze inne ciało. Ciała oddziały wuja na iebie wzajenie. Do piu teści Ruch jednotajny po okęgu. Szczególny pzypadkie uchu kzywoliniowego jet uch jednotajny po okęgu. Z okeślenia uchu wynika, że toe uchu ciała jet okąg. Ruch po okęgu jet uche jednotajny, jeżeli watość wektoa pędkości w ty uchu jet tała. Dwie z pozotałych cech wektoa pędkości kieunek i zwot ulegają zianie (wekto pędkości jet w każdy punkcie tou tyczny do tego tou uchu a tyczna do okęgu jet potopadła do poienia tego okęgu). W uchu jednotajny po okęgu: V =/ cont, V = cont (jak ozuiez piewzy a jak dugi zapi? Wóć do oówienia uchu jednotajnego, potoliniowego, jeżeli nie paiętaz). Wykozytując piewzą i dugą zaadę dynaiki ożey twiedzić, że ciało oże wykonywać uch po okęgu tylko pod działanie niezównoważonej iły. Skutkie działania tej iły jet ziana kieunku wektoa pędkości, czyli zakzywienie tou uchu. Siła powodująca uch po okęgu nazywana jet iłą dośodkową. Jej olę oże pełnić np. iła tacia w pzypadku aochodu jadącego po łuku dogi, iła napięcia łańcuchów w pzypadku kzeełka kęcącej ię kauzeli, iła elektotatyczna w pzypadku uchu obitalnego elektonu w atoie, czy wezcie iła gawitacji (ciężenia) w pzypadku uchu planet i atelitów. Kieunek działania tej iły zienia ię. W każdy punkcie tou iła ta leży na potej łączącej położenie ciała ze śodkie okęgu i a zwot do śodka okęgu. Siłę o takich właściwościach nazyway czae iłą centalną. Pzyczyną, dla któej ciało wykonuje uch po okęgu jet działająca na to ciało iła dośodkowa. Skutkie działania iły dośodkowej jet uch ciała po okęgu. Ponieważ watość pędkości ciała w uchu jednotajny po okęgu jet tała, to ożey do wyznaczania pędkości zatoować to ao ównanie, któe toowaliśy w uchu jednotajny potoliniowy: V =, gdzie t oznacza dogę pzebyta pzez ciało, t oznacza cza potzebny na pzebycie tej dogi, Watość pędkości, z jaką pouza ię ciało wykonujące uch po okęgu zależy od watości działającej iły dośodkowej. Zależność tą pzedtawia ównanie: Fd, gdzie: V= V pędkość ciała pouzającego ię po okęgu, Fd watość działającej na to ciało iły dośodkowej, poień okęgu, po jaki pouza ię ciało, aa pouzającego ię ciała, Po pzekztałceniu tego ównania otzyay wzó na iłę dośodkową w potaci: V 2 Fd =, Wzó ten pozwala pzewidzieć, jaka iła dośodkowa jet niezbędna, aby ciało o aie ogło ię pouzać z pędkością V po okęgu o poieniu ( nie należy z niego wyciągać wnioku, że iła dośodkowa zależy od ay, pędkości i poienia okęgu). Kozytając z tych zależności, ożey pzewidzieć, z jaką pędkością aochód oże pokonywać łuk dogi bez yzyka wpadnięcia w poślizg lub wypadnięcia z zakętu. 8

9 Zgodnie z dugą zaadą dynaiki kutkie działania iły na ciało jet pzypiezenie w uchu tego ciała. Jak to będzie w uchu jednotajny po okęgu, w któy watość pędkości jet tała? Muiy paiętać o ty, że pędkość jet wielkością wektoową. A więc ziana pędkości oże polegać nie tylko na zianie jej watości, ale także na zianie jej kieunku. Tak właśnie jet w uchu jednotajny po okęgu. Ponieważ kieunek wektoa pędkości ię zienia (wekto pędkości nie leży tale na tej aej potej) to z tą zianą związane jet pzypiezenie, któe nazyway pzypiezenie dośodkowy. Wekto pzypiezenie leży na tej aej potej, co wekto iły dośodkowej, czyli na poieniu tego okęgu i a zwot taki a jak iła dośodkowa, czyli do śodka okęgu. Ruch jednotajny po okęgu óżni ię od uchu potępowego,(czyli odbywającego ię po toze potoliniowy) jezcze jedną ważną cechą, któa uwidacznia ię, gdy obewujey uchy planet i atelitów. Tą cechą jet cykliczność tego uchu. Rozuiey pzez to, że ciało wielokot nie, po upływie chaakteytycznych odtępów czau waca w to ao położenie. Ponieważ toe uchu jet okąg, to taką chaakteytyczną dogą będzie doga ówna obwodowi tego okęgu = 2 π, gdzie jet poienie okęgu. Cza potzebny na pzebycie tej dogi nazyway okee uchu i oznaczay jako T. Kozytając z tych utaleń ożey zapiać wzó na oke uchu po okęgu w potaci: 2 π V= = t T Dodatkową wielkością, któej używay do opiu zjawik cyklicznych(powtazających ię) jet czętotliwość. 1 1 f = = 1Hz ( hec ) T Czętotliwość wyażona w hecach to odpowiedź na np. pytanie: ile obiegów po okęgu wykonuje ciało w ciągu jednej ekundy. f = Hz - oznacza, że w ciągu jednej ekundy ciało wykonuje obiegów po okęgu. Taki ciałe, któego uch (z doby pzybliżenie) ożey taktować jako uch po okęgu jet Zieia w jej uchu po obicie wokół Słońca. Ile wynoi oke tego uchu? Odpo wiedź bzi 1 ok. Jaka iła powoduje uch Ziei wokół Słońca? Oczywiście jet to iła dośodkowa. W pzypadku uchu planet, kiężyców planet i ztucznych atelitów olę iły dośodkowej pełni iła gawitacji zwana ównież iłą powzechnego ciążenia. Do piu teści Zjawiko powzechnego ciążenia. Zjawiko powzechnego ciążenia ożey opiać badzo poto: Wzytkie ciała wzajenie ię pzyciągają. 9

10 Zwóćcie uwagę na foułowanie wzajene pzyciąganie ię dotyczy wzytkich ciał. Nie ciał o jakichś zczególnych właściwościach, ale wzytkich, bez żadnych wyjątków. Wynika z tego, że np. pzyciągają ię, (czyli działają na iebie iłai): Zieia i Słońce, Zieia i każdy z na, Zieia i Kiężyc, Stół i kzeło w poiezczeniu, Saochody tojące na pakingu, Zwóćcie uwagę na itotny fakt ciała, któe oddziały wuja na iebie nie uzą być we wzajeny kontakcie (nie uza ię tykać). Każdy z na oże wywieać oddziaływanie na pzedioty w woi otoczeniu. Jeżeli chcę wziąć telefon koókowy leżący na tole, to uzę go dotknąć ęką (nie wytaczy o ty tylko poyśleć). Jeżeli w czaie gy w piłkę chcę ją połać do baki to uzę ją kopnąć, czyli dotknąć topą. W pzypadku gawitacji ay do czynienia z oddziaływanie na odległość. Opiuje to oddziaływanie pawo powzechnego ciążenia foułowane pzez Izaaka Newtona. Każde dwa ciała pzyciągają ię wzajenie iłai o watościach wpot popocjonalnych do iloczynu ich a i odwotnie popocjonalnych do kwadatu odległości iędzy śodkai tych ciał. F1=F2=F (czy widzicie w ty zapiie zgodność z III zaadą dynaiki?) F= G G tała powzechnego ciążenia, któa a 2 11 N watość 6,67 kg 2 1 i 2 ay ciał, któe pzyciągają ię iłai gawitacji, odległość iędzy śodkai tych ciał, Pawo ciążenia w tej potaci toujey do a o yetii kulitej i do a punktowych (za takie ożey uznać dowolne ay, jeżeli tylko odległość iędzy nii jet znacznie, znacznie więkza od oziaów tych a). Powyżze ównanie tanowi ateatyczny zapi podanej wcześniej definicji. Zajijy ię na po czątek tała gawitacji G. Stałe w ównaniach dotyczących paw fizyki ają zwykle fizyczny en. W pzypadku tałej gawitacji ożey go badzo łatwo utalić. Załóży, że zukay odpowiedzi na pytanie - z jakii iłai pzyciągają ię dwie ay(np. dwie kilogaowe toebki z ąką) o watości 1 kg każda z odległości 1? Odpowiedź bzi watość ił, z jakii pzyciągają ię dwa ciała o aie 1 kg każde z odległości 1 wynoi 6,67 11 N. Czy to dużą iła? Nie to jet iła o badzo ałej watości. Ta ała watość tałej gawitacji odpowiada za to, że nie obewujey kutków wzajenego pzyciągania ię w nazy otoczeniu óżnych pzediotów. I tu jet pewien dyleat. Jeżeli weźiey pod uwagę II zaadę dynaiki, to wynika z niej, że jeżeli na ciało działa dowolna (a to znaczy, że ównież badzo ała) niezównoważona iła, to ciało powinno ię pod wpływe tej iły pouzać uche jednotajnie zienny. Czyli nawet badzo ałe, niezównoważone iły gawitacji powinny powodować uch jednotajnie pzypiezony ciał, a w konekwencji ich późniejze zdezenie. Jak ozwiązać ten dyleat? Na każde z ciał z nazego pzykładu opócz iły wzajenego oddziaływania z dugi z opianych ciał działa jezcze iła, z jaką to ao ciało pzyciąga Zieia. Watość tej iły ożey wyznaczyć kozytając z II zaady dynaiki. F a= / a = F

11 To otatnie ównanie tanowiące wynik pzekztałcenia ównania na II zaadę dynaiki a dość itotne znaczenie. Możey je potaktować, jako opi poobu wyznaczania watości iły. Miaą watości iły jet iloczyn ay i pzypiezenia, (czyli kutku działania iły), z jaki ta aa ię pouza pod działanie iły. Siła gawitacji, z jaką Zieia pzyciąga wzytkie ciała nadaje i w pobliżu powiezchni Ziei pzypiezenie o śedniej watości 9,81 2, jeżeli tylko te ciała ogą pouzać ię wobod nie. Nazyway je pzypiezenie zieki i oznaczay ybole g. Wobec tego, wacając do nazego pzykładu ożey policzyć iłę, z jaką Zieia pzyciąga aę 1 kg. F = g = (1kg ) (9,81 2 ) = 9,81N Siłę tą nazyway ciężae ciała. Jak widać jet ona około azy więkza od ił, z jaką te dwie kilogaowe ay pzyciągają ię wzajenie. Ale to nie wytaczy, abyśy ogli założyć, że iły o watościach 6,67 11 N nie powodują żadnych kutków. Muiy paiętać o ty, że w nazy otoczeniu, aby ciało wpawić w uch uiy pokonać iły tacia. Jaką watość ogą one ieć w pzypadku ciała o aie 1 kg poczywającego np. na dewniany tole? Watość iły tacia tatycznego, jaką należałoby pokonać, aby ciało o aie 1kg pzeunąć po dewniany tole wyniołaby 2 6 N. Siła tacia zależy od odzaju tykających ię powiezchni i od iły naciku. W pzypadku pzed iotów leżących na tole iłą naciku jet cięża ciała. I to jet pzyczyna, dla któej w nazy otoczeniu nie obewujey kutków wzajenego pzyciągania ię óżnych pzediotów. Siły te ą zbyt ałe, aby pokonać opoy uchu. Czyli opoy uchu ównoważą te iły wzajenego oddziaływania. Czy zawze iły gawitacji ą takie ałe? Jeżeli ktoś z Wa padł z dzewa i potłukł ię pzy upadku, to doświadczył kutków działania iły gawitacji, z jaką działa na na Zieia. Spadanie ciała na Zieię jet pzykłade kutków, któe wywiea iła pzyciągania ziekiego na ciała w nazy otoczeniu. Do piu teści Opi uchu planet i atelitów. Stan nieważkości Obewacji atonoicznych np. uch ciał niebiekich ludzie dokonywali od zaania dziejów. Zauważyli, że niektóe ciała, któe nazyway gwiazdai nie zieniają wojego położenia. Inne zwane planetai (nazwa pochodzi od geckiego łowa planáthai - wędować ) pouzają ię po koplikowaźódło: nych toach. Początkowo panował pogląd, że planety pouzają ię wokół Ziei. Czyli, ówiąc językie wpółczenej fizyki ozpatywano uch ciał niebiekich pzyjując Zieię jako układ odnieienia(taki yte opiu budowy Układu Słonecznego nazyway geocentyczny). Coaz dokładniejze obewacje powadziły do coaz badziej koplikowanego opiu uchu planet. Na zdjęciu powyżej widziy to uchu Maa. Teoia geocentyczna nie była w tanie podać wyjaśnienia takiego uchu. Pace Mikołaja Kopenika zieniły ytuację. Kopenik pzyjął, że planety, a więc i Zieia pouzają ię wokół Słońca po toach ko łowych. Powtał układ heliocentyczny. Wg. Kopenika obewowany z Ziei uch planet jet wynikie nałożenia ię dwóch uchów: obewowanej planety wokół Słońca, i Ziei wokół Słońca. Ryunek obok pokazuje ziany wzajenego położenia Ziei (niebieka planeta)i Maa (czewona planeta) w 11

12 czaie uchu po obitach wokół Słońca. Możey pześledzić, jak zieniają ię odległości tych dwóch planet. Zapoponowana pzez Mikołaja Kopenika ziana układu odnieienia pozwoliła na znacznie potzy opi uchu planet (i wzbudziła w owy czaie liczne kontoweje, łącznie ze ściganie wyznawców poglądów Kopenika pzez Inkwizycję). Johanne Keple poługując ię ytee Kopenika i ając do dypozycji wyniki obewacji wielu atonoów(iędzy innyi Tychona de Bache) opacował epiyczne eguły obewowane w uchu planet i foułował je w potaci tzech paw Keplea. I pawo Keplea. Planety pouzają ię wokół Słońca po obitach eliptycznych, a w jedny z ognik elipy jet Słońce. Elipa jet to kzywa, któa jet utwozona z punktów, dla któych ua odległości od obu ognik elipy jet tała. Planeta w czaie uchu po eliptycznej obicie pzechodzi pzez dwa chaakteytyczne punkty: punkt, w któy odległość planety od Słońca jet najniejza zwany peyheliu, punkt, w któy odległość planety od Słońca jet najwiękza zwany apheliu, W pzypadku Ziei odległości apheliu i peyheliu nie óżnią ię znacząco, dlatego też z doby pzybliżenie pzyjujey, że obita Ziei jet kołowa. Peyheliu 147 ln k Apheliu- 152 ln k Śednia odległość Ziei od Słońca ln k II pawo Keplea. Poień wodzący danej planety (odcinek łączący śodek planety ze śodkie Słońca) zakeśla w jednakowych odtępach czau jednakowe pola powiezchni. Jak widać na pzedtawiony yunku, jednakowy watościo zakeślonych pól odpowiadają óżnej długości łuki. Łuk zakeślony pzez planetę w pobliżu apheliu(l1) a niejzą długość niż łuk zakeślony pzez planetę w pobliżu peyheliu(l2). Ponieważ łuki zakeślone zotały w jednakowy czaie, to wynika z tego, że pędkość planety w pobliżu apheliu jet niejza niż w pobliżu peyheliu. III pawo Keplea. Dla wzytkich planet w Układzie Słoneczny tounek kwadatu okeu obiegu planety wokół Słońca do ześcianu śedniej odległości tej planety od Słońca a taką aą watość. T2 = cont Rś3 Pawa te nie dawały odpowiedzi na pytanie: dlaczego planety pouzają ię wokół Słońca? 12

13 Jeżeli uch Ziei wokół Słońca potaktujey jako uch po okęgu, to na Zieię ui działać iła dośodkowa. Siła ta to nic innego jak iła gawitacji, z jaką Słońce pzyciąga Zieię (oczywiście Zieia ównież pzyciąga Słońce zgodnie zeztą z tzecia zaadą dynaiki). Skutkie działanie tej iły jet zakzywienie tou uchu Ziei, czyli uch po okęgu. Skoo tak, to ożey zapiać, że: M V2 i Fd = G 2 z Fd = z Ponieważ oba ównania pzedtawiają óżne pooby wyznaczania watości tej aej iły, to: z V 2 M = G 2 z z M V2 = G M V= G gdzie: z aa Ziei, M aa Słońca, śednia odległość Ziei od Słońca G tała ciążenia, Otatnie ównanie otzyane w wyniku pzedtawionych pzekztałceń pozwala obliczyć pędkość Ziei w jej uchu obitalny wokół Słońca. Scheat budowy Układu Słonecznego. Niuton foułował woje pawo ciążenia powzechnego kozytając z paw Keplea i obewując padania ciał na Ziei. Analiza tych zjawik pozwoliła u na twiedzenie, że odpowiada za nie ta aa iła iła gawitacji. Ryunek obok zaczepnięty z pac Newtona ilutuje w jaki poób Niuton wyobażał obie wpływ ił ciążenia na uch ciał w pobliżu Ziei. Jeżeli z wyokiej góy wyzuciy dowolne ciało i naday u kieowana pozioo pędkość, to ciało to będzie ię pouzać po toze kzywoliniowy ( po paaboli) i upadnie na Zieię. Jeżeli będziey zwiękzać pędkość, z jaką wyzucay ciało, to punkt, w któy ono upadnie będzie ię coaz badziej oddalać od punktu, z któego zotało wyzucone. Po pzekoczeniu pewnej ganicznej pędkości ciało już nie padnie na Zieię i zacznie ją okążać po kołowej lub eliptycznej obicie. Ty ay tanie ię ztuczny atelitą Ziei. Należy w ty iejcu zauważyć, że po uiezczeniu ciała na obicie nie uiy już podejować żadnych działań, aby ciało pouzało ię wokół Ziei. Wzytko załatwi za na iła ciążenia ( w pzypadku ztucznych atelitów Ziei taka ytuacja natąpi, jeżeli obita atelity znajduje ię poza watwą atofey. Ruch w atofeze jet związany z wytępowanie ił opou. Efekte ich działania byłaby zniejzanie ię pędkości, z jaką pouza ię atelita. Zatanówcie ię, jak zieniłby ię wtedy poień obity?). Pędkość, z jaką powinien pouzać ię na danej obicie atelita ożey wyznaczyć toując identyczne ozuowanie jak pzy opiie uchu planet wokół Słońca. 13

14 V 2 Fd = i Fd = G Mz 2 M V 2 = G z2 V= G Mz gdzie: Mz aa Ziei, aa atelity, poień obity, G tała powzechnego ciążenia, Jeżeli w ty wzoze za podtawiy poień np. Ziei, to otzyay wzó na tzw. piewzą pędkość koiczną, czyli pędkość niezbędną do tego, aby atelita ógł okążać Zieię na nikiej obicie, czyli tuż pzy powiezchni Ziei. Jeżeli podtawiy zaiat ay Ziei np. aę Kiężyca i jego poień, to wyznaczyy watość piewzej pędkości koicznej dla Kiężyca. k k Dla Ziei VI = 7,91, a dla Kiężyca VI = 1,68. Szczególny odzaje atelity jet atelita geotacjonany. Jet to atelita kążący w płazczyźnie ównika Ziei w kieunku, w jaki obaca ię Zieia, z taką pędkością, że oke jego uchu na obicie jet dokładnie ówny okeowi obotu Ziei wokół włanej oi. Dzięki teu atelita ten znajduje ię tale nad ty ay punkte Ziei czyli względe Ziei jet nieucho y. Takie atelity znajdują zatoowanie pzede wzytki w telekounikacji i w telewizji atelitanej. Obita atelitów geotacjonanych pzebiega na wyokości k nad ównikie. Kiedy zaczęto ealizować loty koiczne pojawiło ię pytanie: z jaką pędkością należało by wytzelić pojazd koiczny, aby ógł on odlecieć na dowolną odległość od Ziei. Pędkość k tą nazwano dugą pędkością koiczną. Jej watość dla Ziei wynoi VII = 11,19. Jet to tak zwana pędkość ucieczki. Oznacza to, że ciało wytzelone z Ziei z tą pędkością już na Zieię z powote nie padnie. Tak jak i w pzypadku I pędkości koicznej, watość II pędkości koicznej będzie zależeć od tego, jaką planetę (lub inne ciała niebiekiego) chcey opuścić. W czaie lotu atelitów i w takcie pobytu na tacji koicznej (któa także jet atelitą) ay do czynienia z dość ciekawy zjawikie ianowicie ze tane nieważkości. Na czy ten tan polega i czy ię pzejawia? Stan nieważkości oznacza, że zanika cięża ciała. Oznacza to, że zanika nacik ciał na podłoże lub pzyczyna dla któej ciała padają. W tanie nieważkości ożna położyć kiążkę pół eta nad tołe i ona nie padnie. Płyn nie będzie ię wylewać z butelki po jej pzechyleniu, itp. Czy taki tan jet powodowany? Najpościej wyjaśnić to poługując ię pojęcie nieinecjalnego układu odnieienia i pojęcie iły bezwładności. Nieinecjalny układ odnieienia to taki układ odnieienia któy względe tałych gwiazd pouza ię uche zienny, czyli uche w któy wytępuje pzypiezenie (taki właśnie układe odnieienia jet pouzający ię po okęgu atelita ponieważ w jego uchu wytępuje pzypiezenie dośodkowe). Na ciało znajdujące ię w nieinecjalny układzie odnieienia działa iła bezwładności (jet to tzw. iła pozona, któa nie a wojego źódła w potaci ciała ateialnego czyli nie pełnia III zaady dynaiki). Kieunek tej iły jet taki jak kieunek pzypiezenia z jaki pouza ię układ nieinecjalny, a jej zwot jet pzeciwny do zwotu tego pzypiezenia. 14

15 W pzypadku uchu po okęgu iłę tę nazyway iłą odśodkową (jet to ta aa iła, któa wyzuca aochód jadący zbyt zybko po łuku dogi). Jeżeli iła ta ównoważy cięża ciała to ay tan nieważkości. Natępuje to pzy odpowiedniej watości pędkości uchu obitalnego atelity lub tacji koicznej. Do piu teści Budowa Układu Słonecznego Układ Słoneczny to zbió ciał niebiekich kążących wokół Słońca dzięki iło gawitacji (czyli iła gawitacji z jaką działają na iebie wzajenie Słońce i planeta pełni olę iły dośodkowej). Poniżzy yunek pzedtawia cheatycznie jego budowę. Układ Słoneczny jet jedny ze znanych układów planetanych. W jego kład opócz ciał pzedtawionych na yunku wchodzą jezcze: 160 znanych kiężyców planet, pięć znanych tzw. planet kałowatych (a pawdopodobnie jet ich znacznie więcej), iliady tzw. ałych ciał Układu Słonecznego do któych zaliczay: - planetoidy, - koety - eteooidy, - pył iędzyplanetany, Nazy najbliżzy ąiade jet Kiężyc. Tak jak Zieia okąża Słońce po obicie, tak Kiężyc okąża Zieię. Ich uche ządzą te ae eguły. Obewacja Kiężyca, (któą każdy oże pzepowadzić) pozwala zaobewować dwa typowe zjawika: fazy Kiężyca, zaćienia Kiężyca, Do piu teści Fazy Kiężyca. Kiężyc jet tounkowo ały ciałe niebieki i w odóżnieniu od gwiazd nie świeci (nie podukuje enegii w potaci poieniowania). Ze twiedzenie, że Kiężyc nie świeci ożna by ię nie zgodzić, ponieważ niejednokotnie widziy intenywny, ozjaśniający oki nocy blak Kiężyca. Dzieje ię tak dlatego, że Kiężyc zachowuje ię jak olbzyie luto. Odbija docieające do niego światło łoneczne. Ruch Kiężyca po obicie wokół Ziei chaakteyzuje ię jedną ważną cechą Kiężyc nie wykonuje uchu obotowego wokół włanej oi. Z tego powodu jet tale do Ziei zwócony tą aą toną. Poniżza ilutacja pokazuje w jaki poób tłuaczyy obewowane fazy Kiężyca. Na yunku pzedtawiono widok Kiężyca z Ziei dla óżnych położeń Kiężyca. Światło łoneczne pada z pawej tony. Wtedy, kiedy Kiężyc jet w położeniu 1, to oświetlona jet niewidoczna z Ziei tona Kiężyca. Tę fazę nazyway nowie. W pozycji 3 Kiężyc jet w piewzej kwadze, a w pozycji 7 w otatniej kwadze. Pozycja 15

16 pięć pzedtawia ytuację, jaka a iejce w czaie pełni. Wtedy jet oświetlony cały obza tej części Kiężyca któa jet zwócona do Ziei. Ryunki pochodzą z coon.wikiedia.og Do piu teści Zaćienia Kiężyca. Jeżeli pzyponicie obie, jak idąc wieczoe, pzy zapalonych lataniach widzicie na chodniku wój cień, to wiecie na czy polega zaćienie Kiężyca. Zaćienie Kiężyca natępują wtedy, gdy Kiężyc jet w pełni, Zieia znajdzie ię iędzy Kiężyce a Słońce. Te tzy ciała uzą wtedy leżeć na jednej potej. Zieia zuca na powiezchnię Kiężyca cień. W wyniku tego powiezchnia Kiężyca nie jet oświetlona. Jet to dokładnie to ao zjawiko, któe ealizujey utawiając w lecie paaol choniący pzed poieniai Słońca. Układ ciał niebiekich w czaie zaćienia Kiężyca. Legenda: A - Słońce; B - Zieia; C Kiężyc; D - Stożek półcienia; E - Stożek cienia całkowitego Ryunek pochodzi z coon.wikiedia.og Jeżeli Kiężyc znajdzie ię w obzaze cienia całkowitego, to ay do czynienia z całkowity zaćienie Kiężyca. Obecność Kiężyca w obzaze półcienia zucanego pzez Zieię powoduje tzw. zaćienie półcieniowe. Sekwencja zdjęć obionych w pzedziałach 3 inut ukazująca zaćienie Kiężyca z 28 iepnia Zdjęcia pochodzą z coon.wikiedia.og Do piu teści Odległości w Układzie Słoneczny. Wpółczeneu człowiekowi dyponująceu ytee GPS, laeowyi daliezai i cały wpółczeny opzyządowanie poia odległości nawet dość odległych obiektów nie twaza więkzych pobleów. Można obie potawić pytanie od kiedy ludzie wiedzą, jak wielka jet Zieia, od kiedy znay odległość od ziei do Kiężyca, jak daleko od na jet Słońce? Od powiedź na te pytania oże na zdziwić. Piewze dość dokładne poiay wielkości Ziei zotały dokonane w III w pzed nazą eą pzez geckiego atonoa Eatotenea z Cyeny. Natoiat w II wieku pzed nazą eą Hippach badzo dokładnie wyznaczył odległość Kiężyca od Ziei oaz ozacował odległość 16

17 Słońca od Ziei. Co pozwoliło taożytny Geko na dokonywać takich poiaów. Było to ożliwe ponieważ taożytni Gecy ozwinęli geoetię. Wyobaźy obie, że chcey ziezyć wyokość wielkiego dzewa, tak wielkiego, że boiy ię na nie wejść (ożna by wtedy zabać ze obą znuek, opuścić go z dzewa, i zaznaczyć odległość a później, po zejściu ziezyć długość znuka). Poługując ię etodą paalaky potępujey w natępujący poób: wyznaczay odległość AB, wyznaczay kąt β, pod jaki z punktu B widać wiezchołek dzewa C, AC tgβ = Z tygonoetii wiey, że, wobec AB tego po pzekztałceniu wyażenia ożey obliczyć AC = tgβ AB. Watość tgβ odczytay z tablic tygonoetycznych. Podobnie potępowali Gecy wyznaczając odległość od Ziei do Kiężyca i Słońca. Wykozytali do tego etodę paalaky. Na czy ona polega? Chcąc poznać ideę tej etody wytaczy wykonać poty ekpeyent. Na oddalonej od na o kilka etów ścianie wybieay jakiś chaakteytyczny punkt. Natępnie biezey ołówek, długopi lub inny pzediot i utawiay go pzed obą w wyciągniętej ęce. Pzyykay jedno oko i taay ię utawić tzyany w ęce pzediot tak, aby pokywał ię z wybany punkte na ścianie. Natępnie nie zieniając położenia tego pzediotu ogląday go tylko dugi, wcześniej pzyknięty okie. Co twiedziy? Położenie tego pzediotu względe wybanego na ścianie punktu zieniło ię. Na ty właśnie polega etoda paalaky. Poia odległości w jakiej od ziei znajduje ię Kiężyc ożna zealizować dość poto, jeżeli zna ię wielkość poienia Ziei (tę wielkość geccy atonoowie znali z dość dużą dokładnością). Scheat obok pzedtawia zaadę takiego poiau. Odcinki BD i CD ają długość ówną poieniowi Ziei. Odcinki AB i AC to odległości Kiężyca od Ziei, któe właśnie chcey wyznaczyć. Jeżeli wyznaczyy kąty α i β oaz kąty pzy wiezchołkach B i C, to poługując ię tygonoetią ożey wyznaczyć długości odcinków AB i AC. Kąty α i β wyznaczay obewując położenie Kiężyca na tle gwiazd. Kozytay pzy ty z tzw. paalaky geocentycznej. Z definicji jet to kąt, jaki ziezyy obewując odległy obiekt (np. Kiężyc) z punktów odległych od iebie o długość poienia Ziei. Staożytni Gecy do okeślenia odległości do gwiazd chcieli wykozytać paalakę heliocentyczną. Ponieważ za poocą pzyządów poiaowych któyi ię poługiwali nie byli w tanie iezyć ałych kątów, to dopowadziło to w otateczności do poglądu, że Zieia jet nieuchoa. Wpółcześnie pobley poiaowe ą ozwiązane i kozytay z tej etody wyznaczając odległości od gwiazd. Ryunek ilutuje na czy polega wykozytanie paalaky heliocentycznej. Należy podkeślić, że paalaky gwiazd ają watości zędu ekund łuku. 17

18 Na koniec ożey wpowadzić jednotki odległości używane w atonoii. 1 AU (Atonoical Unit) jednotka odległości ówna śedniej odległości Ziei od Słońca. Wynoi to pc (paek) - Jet to odległość, dla któej paalaka oczna wynoi 1 ekundę łuku. 1 pc 3,2616 l. y AU 3, l.y. (Light Yea ok świetlny) jet to odległość, jaką światło pzebywa w ciągu jedne go oku. 1 l.y. = 0,3066 pc = AU = 9, Do piu teści Okeślanie wieku Układu Słonecznego. Jak okeślić wiek całego Układu Słonecznego. Zatanówy ię najpiew jak powtają układy planetane. We wczeny etapie ewolucji we Wzechświecie ateia wytępowała w potej potaci głównie jako gazowy wodó, hel i pył koiczny. Na kutek oddziaływania gawitacyjnego powtają obłoki kładające ię właśnie z tych gazów i pyłu koicznego. Dalze działanie ił gawitacji powoduje zapadanie ię takiego obłoku (dla pzyponienie oddziaływanie gawitacyjne polega wyłącznie na pzyciąganiu). Powoduje to wzot ciśnienia oaz tepeatuy a także na kutek zniejzania ię oziaów obłoku, wzot iły gawitacji. Powtaje dyk poptoplanetany. Z centalnej (gubzej) części tego dyku powtaje potogwiazda, któa tanie ię Słońce dla danego układu planetanego. W pozotałej części dyku potoplanetanego pojawiają ię coaz ciężze ubtancje i okuchu tałej ateii i óżnej aie i wielkości. W okuchach tałej ateii zawate ą izotopy nietwałych piewiatków np. ołowiu. Ponieważ ają one óżne okey połowicznego ozpadu, to ich zawatość zienia ię waz z upływe czau. Okeślając popocje zawatości tych izotopów ożey okeślić ile czau upłynęło od ich pojawienia ię w badanej póbce a to oznacza, że ożey okeślić wiek póbki. Póbki do badań pobiea ię iędzy innyi z eteoytów. Otatnie badania pozwoliły okeślić wiek nazego Układu Słonecznego na około 4,5 iliada lat. Opiana etoda jet podobna do opianej w części opacowania dotyczącej fizyki jąda atoowego etody datowania adiowęglowego. Do piu teści Doga Mleczna. Miejce Układu Słonecznego w galaktyce. Gwiazdy waz z układai planetanyi tanowią podtawowy kładnik budowy Wzechświata. Obewując niebo w pogodną, cieną noc zobaczyy ogone kupiko gwiazd w kztałcie janego paa. Jeżeli użyjey telekopu lub w otateczności lonetki zobaczyy pozczególne gwiazdy. Czy takie kupiko to coś wyjątkowego, czy też eguła? Ten jany pa to tzw. Doga Mleczna jedna z wielu galaktyk we Wzech18

19 świecie. Zaliczay ją do tzw. galaktyk pialnych. Gwiazdy gupują ię w goady gwiazd i galaktyki. Co jet takiego zczególnego w Dodze Mlecznej? To jet naza galaktyka w niej znajduje ię Układ Słoneczny, a ni Zieia waz z nai oczywiście. Co wiey o nazej galaktyce? zawiea około 200 ln gwiazd (jedną z nich jet Słońce), twozą one płaki dyk o śednicy około 0 ln lat świetlnych, w jądze znajduje ię czana dziua o aie 4 ln a Słońca, zawiea około 150 goad kulitych, Doga Mleczna obaca ię az na 250 ln lat, zawiea pialne aiona z popzeczką, Doga Mleczna jet typową galaktyką pialną. Gdzie w tej galaktyce znajduje ię naz Układ Słoneczny? W jedny z aion pialnych zwanych jako Raię Oiona. Jet to jedno z niejzych aion Galaktyki. Dyk Galaktyki a w ty iejcu gubość 2-3 tyięcy lat świetlnych, a kańce Galaktyki znajdują ię w odległości około 00 lat świetlnych. Ilutacja pochodzi z Wikipedii. Do piu teści Teoia Wielkiego Wybuchu. W czaach Newtona ludzie uważali, że Wzechświat jet tatyczny i niezienny. Nie zgadzało ię to ze tane aktualnej wiedzy. Z pawa powzechnego ciążenia foułowanego pzez Newtona wynika, że gwiazdy powinny ię pzyciągać. Na kutek tego powinny ię one pouzać. Pzeczy to tezie o tatyczny Wzechświecie. Jednak pzekonanie o tatyczności wzechświata było tak ilne, że poinięto te acjonalne aguenty. W latach dwudzietych XX w aeykańki atono Edwin Powell Hubble pzepowadził zeeg obewacji, któe w poób jednoznaczny pozwoliły twiedzić, że Wzechświat nie jet tatyczny. Z obewacji Hubble a wynikało, że galaktyki oddalają ię od iebie, co oznacza, że Wzechświat ię ozzeza. Od azu pojawiło ię pytanie jaki był Wzechświat wcześniej. Odpowiedź na to pytanie daje teoia Wielkiego Wybuchu. Zgodnie z nią około 13,75 iliada lat teu itniała badzo gęta i goąca oobliwość (czyli coś, czego na dobą pawę nie potafiy opiać). W ty oencie natąpił Wielki Wybuch powtała pzetzeń, cza, ateia, enegia i oddziaływania. Po pewny (badzo kótki) czaie oddziaływania ię ozdzieliły, tepeatua zalała i zaczęły pojawiać ię czątki eleentane. Około lat po Wielki Wybuchu tepeatua była na tyle nika, że czątki te zaczęły ię łączyć co dopowadziło do pojawienia ię atoów wodou i helu. Atoy wodou i helu na kutek oddziaływań gawitacyjnych zaczęły twozyć obłoki. Działanie ił gawitacji powo19

20 dowało kuczenie ię tych obłoków, co powadziło do wzotu ciśnienia i tepeatuy. Powtały waunki do eakcji yntezy lekkich jąde tak odziły ię gwiazdy. Gwiazdy w końcu ozpadały ię, a ich ateia łużyła jako budulec nowych gwiazd oaz planet. Jedną z nich jet Zieia. W gwiazdach w takcie ich ewolucji na kutek eakcji yntezy powtawał coaz ciężze jąda atoowe tak powtawały kolejne piewiatki. Zgodnie z tą teoią powinny itnieć ślady po Wielki Wybuchu w potaci tzw. poieniowania eliktowego. Zotało one pzewidziane pod koniec lat cztedzietych XX w pzez Geoga Gaowa. W 1965 oku aeykańcy atofizycy Ano Allan Penzia i Robet Woodow Wilon odkyli to poieniowanie, potwiedzając ty ay łuzność podtawowych założeń teoii Wielkiego Wybuchu. Teoia Wielkiego Wybuchu jet pewny odele ewolucji Wzechświata. Podaje ona dość pecyzyjną chonologię zian jaki ulegał Wzechświat, ale tawia ównież wiele pytań. Nowe odkycia pozwalają na foułowanie odpowiedzi na niektóe z nich. Mio to pytań i wyzwań pozotaje wiele. Na pzykład nie wiey czy jet tzw. ciena ateia i enegia któa tanowi główny kładnik Wzechświata. Nie wiey jakie będą dalze loy Wzechświata czy zawze ię będzie ozzezać, czy też zacznie ię kuczyć (pod działanie ił gawitacji) i Wielki Wybuch ię powtózy. Do piu teści 20