Referáty

Astronomické dalekohledy

Čočkové

=refraktory
1. dalekohled r. 1608 v Holandsku, vylepšováno Galileiem, poté Keplerem
levnější
převrácený obraz, větší délka dalekohledu
barevná vada - fyzikální jev

Zrcadlové

=reflektory
lepší obraz, vzdálenější objekty
vyšší cena
převrácený obraz (to ale lze vylepšit přidáním hranolů
Newtonův dalekohled, Cassegrainův dalekohled

Katodioptrické

kombinace zrcadlového a čočkového dalekohledu
velice dobrá kvalita a malé zorné pole
vyšší cena
optická soustava Schmidt-Cassegrain, optická soustava Maksutov-Cassegrain, Klevcovův dalekohled
Hubbleův teleskop - využívá také katodioptrický systém

Dalekohledy musí být pro nejlepší viditelnost umístěny na kopcích
Významné dalkohledy - v Hawaiských ostrovech, v Andách
V ČR - Ondřejov

Hubbleův vesmírný dalekohled

od r. 1990 na oběžné dráze kolem Země - 500-600 km nad Zemí; oběhne jí za 97 min
Životnost do roku 2013
Hubble - dokázal, že se vesmír rozkládá za hranice naší galaxie
11 600 kg, velikost jako autobus
Zaznamenává kromě viditelného světla i ultrafialové a infračervené záření
Reflektor o průměru 2,4m, ohnisková vzdálenost 54m

Marie Curie-Sklodowska

Zkoumala radioaktivní jevy
objevila polonium a radium
Jako první nazvala záření radioaktivitou
1. žena, kter získala Nobelovu cenu - Nobelova cena za fyziku
V roce 1910 izolovala radium v kovové podobě
O rok později získala 2. Nobelovu cenu, tentokrát za chemii
Přesvědčila francouzskou vládu, aby založila Ústav pro radium

Albert Einstein

* 14.3. 1879 - 18.4. 1955
Roku 1933 emigroval do Ameriky
objasnil podstatu Brownova pohybu
Poskytl kvantové vysvětlení fotoelektrického jevu
V roce 1905 publikoval speciální teorii relativity, o 10 let později vydal obecnou teorii relativity, ta oproti speciální teorii brala v potaz gravitaci.
popsal vztah mezi energií a hmotností - E=mc2
To, že propadal z matematiky je mýtus - v té době byla známkovací stupnice obrácená - 1 byla nejhorší známka

Laser

Jeho princip popsal už Albert Einstein, termín "LASER" byl použit až v 60. letech v Americe
využití převážně v průmyslu a medicíně
Diodový laser - operace měkkých tkání
Erbiový laser - chirurgické zákroky uvnitř těla
Laserový zaměřovač, laserové show
laser v průmyslu - řezání a vrtání; laserová tiskárna

Sluneční energie

Alternativní zdroj energie, obnovitelný zdroj, nemá negativní dopady na životní prostředí
Přeměna deuteria a tritia na hélium - je potřeba teploty 14 000 000ºC

Využití

Pasivní

solární architektury

Aktivní

solární kolektory - termické, fotovoltaické

Vývoj názoru na strukturu atomu

1. zmínky o atomu už ve starověkém Řecku - atomos - nedělitelný
John Dalton - r. 1808 publikoval svou atomovou teorii - látky se skládají z malých částic zvaných atomy; atomy nelze vytvořit, zničit, ani rozdělit; atomy jednoho prvku jsou stejné, atomy různých prvků jsou rozdílné
Joseph John Thomson - r. 1897 objevil elektron; roku 1904 navrhl 1. model atomu - atom je kulový, kladně nabitý útvar, v němž jsou rozptýleny záporně nabité elektrony, náboj atomů kompenzuje náboj kladně nabitého tvaru; tento model mohl
Ernest Rutherford - r 1911 objevil atomové jádro - prostřeloval tenkou zlatou folii jádry hélia; z chování hélia pro průletu zlatem odvodil strukturu atomu; vytvořil planetární model atomu
Niels Bohr - vytvořil Bohrův model atomu; podle jeho teorie se elektrony mohou pohybovat pouze po tzv. stacionárních drahách
Arnold Sommerfeld - r. 1916 zpřesnil Bohrův model atomu - elektrony se nepohybují pouze po kruhových drahách, ale po eliptických → Sommerfeldův model atomu
Samuel Goudsmith a George Uhlenbeck - zavedli spinové číslo
James Franck a Gustav Hertz - zkoumali od r 1911 jaká energie je potřebná na uvolnění elektronu z atomu; r 1914 zkoumali srážky elektronů s rtuťovými parami

Technika – dobrý nebo špatný pomocník?

Supravodiče

=Kovový drát, slitina nebo sloučenina kovu
Vede elektrický proud bez odporu
Supravodivost je známá téměř 100 let - jev kvantové mechaniky; rozděluje se na 2 typy
Využití: urychlovače částic, elektrické motory, vlak Maglev, vyhledávání minerálů a ropy, vyhledávání jemných trhlin v jaderném strojírenství, letecký a jaderný průmysl, nukleární magnetická rezonance

Výroba elektrické energie

Navigace

Způsoby: Automobilový navigační přístroj, turistický navigační přístroj, námořní navigace (pilotní navigace, teretrická navigace, astronomická navigace, radiová navigace, družicová nagivace)

Významní čeští fyzici

Prokop Diviš

Věnoval se experimentům se statickou elektřinou; sestrojil první uzemněný bleskosvod

Josef Ressel

Zkonstruoval lodní šroub, který zrychlil lodní dopravu

František Křižík

Oblouková lampa, první elektrická tramvaj, automobil na elektrický pohon, elektrická mlátička a lokomotiva, blokovací zařízení

Viktor Kaplan

Vynalezl Kaplanovu turbínu

Jaroslav Heyrovský

Získal Nobelovu cenu za chemii a vynález využití polarografie
Sestrojil polarograf

Otto Wichterle

Zabýval se makromolekulární organickou chemií
Zdokonalil měkké kontaktní čočky a objevil umělé polyamidové vlákno – silon
Byl nominován na Nobelovu cenu

Nové typy automobilových motorů

Vodíkové motory

Zvyšují výkon o 30%
snižuje emise
snižuje teplotu motoru → zvyšuje životnost

Elektromotor

Přeměnuje elektrickou energii na mechanickou
3 režimy: motorický režim, generátorický režim, režim brzdy

Auta na zemní plyn

Zemní plyn se považuje za ekologické palivo
Výrazně snížené emise

Teorie velkého třesku

Georges Lemaitre – jako první předložil teorii, že Vesmír vznikl výbuchem
Edwin Hubble – Hubbleův zákon – galaxie se od sebe vzdalují
George Gamow – předpověděl objev reliktního záření
Velký Třesk – udál se před 13,7 mld let
Vesmír vznikl z výbuchu počáteční singularity (=nekonečně malý bod o nekonečné hustotě) → vznik času, hmoty, prostoru
Výbuch – teplota ca 1032 °C
Inflace – vesmír se rozpínal neuvěřitelnou rychlostí – teplota klesla na 1026 °C
Poté vznikaly atomy – vodík a hélium Vzniklo více hmoty než antihmoty (pokud by vzniklo stejně, navzájem by se vyrušily a nezbyla by žádná hmota)
Oddělení hmoty od záření → vznik reliktního záření (zbytkové záření z Velkého třesku)
Budoucnost Vesmíru dle Teorie Velkého Třesku – Velký Křach (Vesmír se po roztáhnutí na určitou velikost začne znovu smršťovat); Tepelná smrt – teplota Vesmíru mnohonásobně klesne

Nebeské souřadnice

Urychlovače

Budoucnost letů do Vesmíru

Plánování obsazení Marsu – do roku 2023
Těžba vzácných minerálů z asteroidů
NASA – vypouštění raket na oběžnou dráhu
1. vesmírný turista – Dennis Tito (2001); ca 400 mil. korun
Oběžná dráha – 400-800 mil. korun; Měsíc – 30 mld. korun; Těsně pod oběžnou dráhu – 4-10 mil. korun

Názory na výzkum světla

1 názory už od starověku
Empedokles – světlo považoval za částice vymršťovanými tělesy
Eukleides – položil základy geometrické optiky
Někdo – Měřil úhel lomu světla

Sluneční soustava – zajímavosti

Vznik

Nejdříve byl prachoplynný mrak, který byl poté výbuchem supernovy stlačen, částice byly postupně přitahovány do středu, kde vzniklo Slunce, poté vznikly planety.

Jupiter

má velmi silné magnetické pole, přitahuje k sobě asteroidy – "ochránce" Sluneční soustavy

Kuiperův pás

Obklopuje Sluneční soustavu za Neptunem, je to plochý pás vzdálený od Slunce 15-20 mld

Ooortův oblak

hypotetický kulovitý oblak na okraji Sluneční soustavy, vzdálený 2000 – 200 000 AU

Budoucnost Sluneční soustavy

za méně než 5 mld. let se ze Slunce stane Červený obr, začne pohlcovat nejbližší planety, teplota na Zemi bude dosahovat 2000°C

Neutrino a rychlost světla

neutrino je elementární částice ze skupiny leptonů, vzniká při jaderných reakcích. Má velmi malou hmotnost a dá se těžko detekovat, poprvé ho předpověděl Wolfgang Pauli.
těžké neutrino – hledá se při spouštění urychlovače částic; je to hypotetická částice (byla pouze předpovězena, ne dokázána)
sterilní neutrino – také hypotetická částice, měla by být velmi málo přitahována gravitační silou
Zdrojem neutrin je např Slunce, zemská atmosféra, zemské jádro

rychlost světla je konstanta vyjadřující šíření světla ve vakuu (v jiných prostředích je pomalejší); ca 300 000 km/s
Je to nejvyšší možná rychlost šíření informací
Pokud se proti sobě přibližují dva objekty rychlostí 0.9c, první objekt nevnímá druhý objekt, jako by se přibližoval rychostí 0.9c+0.9c=1.8c, ale ve skutečnosti pouze rychlostí 0.995c. Je to dáno Einsteinovým vzorcem pro výpočet rychlosti.

Slunce

Jediná hvězda naší Slunecní soustavy
Koule žhavých plynů
Průměr: 1 400 000km
Hmotnost: ca 2×1030
1,4g/cm3
Okolo své osy se otočí za ca 25 dní

Jádro – 15 mil °C – tam probíhají reakce
Fotosféra – povrch Slunce

Sluneční skvrna – chladnější oblast; jsou dočasné
Protuberance – vytryskávání plasmatu do sluneční atmosféry
Erupce – exploze na povrchu Slunce
Magnetické pole Slunce – je ovlivněno Sluneční rotací; každých 11 let se přepóluje; siločáry magnetického pole Slunce opisují tvar Archimédovy spirály
Sluneční vítr – proud nabitých i neutrálních částich – pokud se dostane do blízkosti Zemských pólů, naruší Zemské magnetické pole → vzniká polární záře
Zatmění Slunce – zakrytí Slunce Měsícem; je buď částečné nebo úplné; trvá 2-3 minuty; dvakrát do roka

Pluto – planeta či ne

Pluto je trpasličí planeta, jeho průměr je 1207km (je ca 3x menší než Měsíc), je to transneptunické těleso; není v rovině ekliptiky; má rozmanitý povrch, leží v Kuiperově pásu; bylo objeveno v roce 1930
V době objevení Pluta byla známa 3 kritéria – obíhá kolem Slunce, samo není hvězda, má zhruba tvar koule
V roce 2006 bylo odhlasováno 4. kritérium – okolí planety je prosté jiných objektů → 24.8.2006 byl Plutu odebrán status planety, byl zařazen do nově vzniklé skupinky trpasličích planet, do té nyní kromě Pluta patří např. Ceres, Eris, Makemake, Haumea
Navíc je Pluto ještě plutoid – to jsou všechny trpasličí planety, které se pohybují za hranicí Neptunu

Pluto – planeta:
Proti: velikost, výstředná oběžná dráha, je to "pouze" ledová koule
Pro: 76 let bylo planetou; názory některých vědců

Hvězdy a souhvězdí

hvězdy na rozdíl od ostatních těles vyzařují vlastní světlo
Vznikají z mlhovin, což jsou ohromná oblaka plynu a prachu. Známá mlhovina je např. Koňská hlava v souhvězdí Orionu.
Plyn a prach se v mlhovině otáčejí kolem dokola → oblaka se hroutí → vytváří se horké jádro → probíhají tam termonukleární reakce → vznik nové hvězdy

Jasnost hvězd se měří ve velikostech neboli magnitudách (čím nižší magnituda, tím vyšší jasnost, tzn nejjasnější hvězdy mají zápornou magnitudu)
Barva hvězd: je ovlivněna teplotou (nejteplejší – fialové, nejchladnější – červené)
Existují i proměnné hvězdy

Po vyčerpání jaderného paliva hvězda umírá.

Vývoje názorů na Sluneční soustavu

1. teorie – heliocentrismus – Slunce je ve středu Sluneční soustavy, Země je na její oběžné dráze
Nejrozšířenější teorie – Mlhovinová hypotéza – Sluneční soustava se zformulovala ca před 4,6 mld let z molekulárního mračna; první zmínka – Emuanuel Swedenborg; poté Immanuel Kant; po něm Pierre Simon de Laplace
Budoucnost dle mlhovinové teorie – Slunce zestárne, vychladne, stane se červeným obrem; odvrhne část vnějších vrstev, ze kterých se vytvoří planetární mlhovina; ze zbytku se stane bílý trpaslík

Alternativní hypotézy

Mlhovinová hypotéza měla nevýhody (problémy s momentem hybnosti), proto se od ní na chvíli upustilo a začala se uznávat teorie slapová. Tato teorie měla však ale ještě větší nevýhody.
Dále se přišlo s teorií protoplanet – planety se tvořily ze stejné mlhoviny jako Slunce, poté však byly zachyceny jeho gravitačním polem.

Poté, co byl vyřešen problém momentu hybnosti, navrátilo se zpět k mlhovinové hypotézy

Kuiperův pás a Oortův oblak

Kuiperův pás

Jsou v něm trpasličí planety (Pluto, Makemake, ...)
pojmenován po G.P. Kuiperovi

Oortův oblak

Pojmenován po J.H.Oortovi
hypotetický oblak komet na okraji Sluneční soustavy
mělo by jít o zbytek mlhoviny, ze které se utvořila Sluneční soustava

Sondy Pioneer a Voyager

Voyager

Dvě družice vyslané v roce 1977
Voyager 1 – v současné době mimo oběžnou dráhu
Voyager 2 – na únikové dráze ze Sluneční soustavy

Pioneer

Zaměřený na výzkum Měsíce a různých planet
Pioneery 1, 2 a 3 shořely v atmosféře
Pioneer 4 – obletěl Měsíc
Pioneery 5–9 – prozkoumání meziplanetárního prostoru mezi Zemí a Venuší
Pioneer 10 – prozkoumal Jupiter
Pioneer 11 – prozkoumal Jupiter a Saturn
Pioneer Venus – dvě sondy k Venuši; 1. – zkoumala Venuši z vnějšku, shořela v atmosféře; 2. – na povrch Venuše shodil přístroje