Astronomia klasyczna

Informacje ogólne

Kod przedmiotu:	0800-01ASKLA	Kod Erasmus / ISCED:	(brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu:	Astronomia klasyczna
Jednostka:	Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy:
Strona przedmiotu:	http://kgo.astri.umk.pl/doku.php?id=aii
Punkty ECTS i inne:	(brak) zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia:	polski
Wymagania wstępne:	Podstawy rachunku wektorowego w trzech wymiarach (pojęcie wektora i jego składowych w układzie współrzędnych krzywoliniowych, iloczynu skalarnego i wektorowego, pojęcie macierzy, operacja mnożenia macierzy przez wektor), elementy analizy matematycznej (pochodna i różniczka funkcji, różniczkowanie funkcji wielu zmiennych), funkcji trygonometrycznych, podstaw rachunku niepewności pomiarowych. Znajomość fizyki ogólnej w zakresie praw dynamiki Newtona, pojęcia układu inercjalnego oraz praw optyki geometrycznej. Jako warunek udziału w zajęciach wymagana jest również aktywna i systematyczna praca na ćwiczeniach oraz w domu (samodzielne rozwiązywanie zadań proponowanych w trakcie ćwiczeń i wykładu).
Rodzaj przedmiotu:	przedmiot obowiązkowy
Całkowity nakład pracy studenta:	30 godzin: praca z udziałem nauczyciela - wykład 15 godzin: praca z udziałem nauczyciela - ćwiczenia 30 godzin: praca indywidualna - przygotowanie się do bieżących zajęć 15 godzin: praca indywidualna - przygotowanie się do zaliczenia ćwiczeń 30 godzin: praca indywidualna - przygotowanie się do egzaminu
Efekty uczenia się - wiedza:	Zakładane efekty kształcenia w zakresie wiedzy: K1: student zna pojęcie sfery niebieskiej, podstawy trygonometrii sferycznej, zna najważniejsze układy współrzędnych astronomicznych, rozumie czas jako wielkość fizyczną i podlegającą pomiarowi, zna najważniejsze skale czasu w astronomii oraz pojęcie inercjalnego układu odniesienia w astrometrii K2: student zna zjawiska wpływające na nieinercjalność danego układu odniesienia i podstawowy opis fizyczny oraz geometryczny zjawisk zmieniających położenie obiektów na niebie (refrakcja, paralaksa, abberracja, precesja i nutacja, ruch własny i prędkość radialna) Efekty te wpisują się w kierunkowe efekty kształcenia: K_W01: posiada wiedzę o podstawowych koncepcjach, zasadach i teoriach fizyki, a także ich historycznym rozwoju znaczeniu dla postępu nauk przyrodniczych, poznania świata i rozwoju ludzkości K_W06: zna prawa rządzące zjawiskami astronomicznymi, zna budowę i ewolucję składowych Wszechświata w rozmaitych skalach, od układu planetarnego, poprzez gwiazdy, galaktyki, po skalę kosmologiczną
Efekty uczenia się - umiejętności:	Zakładane efekty uczenia-umiejętności: U1: student umie rozwiązać proste zagadnienia w trygonometrii sferycznej za pomocą wzoru sinusów i cosinusów, umie obliczyć wartość czasu gwiazdowego dla zadanej chwili UT, umie przemienić współrzędne lokalne (horyzontalne) na katalogowe (równikowe II) i odwrotnie, umie obliczyć parametry górowania, wchodu i zachodu gwiazd i Słońca, umie wskazać przybliżone położenie obiektu na niebie znając czas obserwacji oraz współrzędne katalogowe, U2: student potrafi obliczyć lub ocenić wartość poprawek wynikających z efektów geometrycznych zmieniających kierunki do obserwowanych obiektów (refrakcji, paralaksy, aberracji, precesja) oraz jest świadom skali tych efektów w różnych sytuacjach obserwacyjnych. Efekty te wpisują się w kierunkowe efekty kształcenia-umiejętności: K-U01: potrafi w sposób zrozumiały, używając formalizmu matematycznego, przedstawiać podstawowe prawa fizyki klasycznej i kwantowej K-U04: orientuje się w położeniach i ruchach ciał na sferze niebieskiej, posiada umiejętność zaplanowania i przeprowadzenia prostej obserwacji astronomicznej K_U07: student potrafi posługiwać się terminologią astronomiczną, potrafi wypowiadać się na temat aktualnych badań astronomicznych.
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:	K_K04: Student potrafi formułować opinie na temat współczesnych zagadnień fizycznych i astronomicznych, rozumie potrzebę popularnego przedstawiania wybranych osiągnięć astronomii.
Metody dydaktyczne:	wykład konwencjonalny ćwiczenia konwencjonalne
Metody dydaktyczne podające:	- wykład informacyjny (konwencjonalny)
Metody dydaktyczne poszukujące:	- ćwiczeniowa - klasyczna metoda problemowa
Skrócony opis:	Wykład kursowy *Astronomia klasyczna* dotyczy podstaw astronomii fundamentalnej. Obejmuje pojęcia układów współrzędnych astronomicznych i ich transformacji, jakościowego oraz matematycznego opisu położenia obiektów na niebie oraz zjawisk, jakie należy uwzględnić w analizie ich obserwacji. Omawiany jest ruch gwiazd i Słońca na niebie, skale i rachuba czasu w ujęciu astronomicznym, miejsce obserwatora w przestrzeni (na Ziemi jako bryle i na orbicie wokół Słońca); efekty zaburzające obserwacje pozycji w różnych układach odniesienia, jak refrakcja, paralaksa, aberracja, precesja i nutacja. Wykład zawiera elementy rachunkowe o charakterze praktycznym,w tym wprowadzenie do narzędzi obliczeniowych (wirtualnych planetariów), bibliotek numerycznych.
Pełny opis:	Szczegółowy program zajęć Istota i zastosowania astronomii sferycznej i astrometrii. Historia astrometrii. Dokładność pomiarów astrometrycznych. Kinematyczna i dynamiczna interpretacja obserwacji astrometrycznych. Astrometria jako fundament astrofizyki. Satelitarne projekty astrometryczne (Hipparchos, GAIA). Geometria sfery niebieskiej i wzory astronomii sferycznej. Zasady astronomii sferycznej. Sfera niebieska, układy współrzędnych sferycznych, ruch obiektów na niebie, kulminacje. Podstawy geometrii sferycznej, wyprowadzenie wzoru sinusów, cosinusów i mieszanego. Układy współrzędnych astronomicznych, czas gwiazdowy. Transformacje współrzędnych sferycznych za pomocą macierzy obrotu. Układy współrzędnych astronomicznych: galaktyczny, ekliptyczny, równikowy (I i II). Pojęcie czasu gwiazdowego. Ogólny opis zmian współrzędnych równikowych II pod wpływem niewielkich zaburzeń kierunku do obiektów wywołanych zjawiskami typu refrakcja, paralaksa, aberracja. Współrzędne geocentryczne (refrakcja). Refrakcja atmosferyczna. Model płaski atmosfery, kąt refrakcji, współczynnik refrakcji, refrakcja horyzontalna. Model sferyczny i ogólna formuła na kąt refrakcji. Schemat pomiaru współczynników refrakcji za pomocą koła południkowego. Zmiany współrzędnych równikowych II wywołane refrakcją. Współrzędne geocentryczne (paralaksa). Początek sferycznego układu odniesienia. Współrzędne geocentryczne i topocentryczne. Geoida, sferoida standardowa. Zenit astronomiczny, geodezyjny, geocentryczny. Zamiana współrzędnych topocentrycznych obserwatora na geocentryczne. Paralaksa geocentryczna. Paralaksa Księżyca. Pomiar paralaksy jako historyczna metoda kalibracji skali odległości w Układzie Słonecznym. Wpływ paralaksy na współrzędne równikowe. Aberracja. Efekt aberracji światła w opisie klasycznym, formuła opisująca zmianę współrzędnych z dokładnością pierwszego rzędu względem (V/c). Aberracja dobowa. Opis poprawek aberracyjnych z użyciem uogólnionego modelu zaburzeń współrzędnych sferycznych. Precesja i nutacja. Precesja i nutacja: historia, model jakościowy. Precesja księżycowo-słoneczna, nutacja, precesja planetarna. Wpływ precesji i nutacji na współrzędne równonocne i ekliptyczne w krótkich przedziałach czasu. Stałe precesji. Macierzowy opis precesji i nutacji. Schemat obliczeń z zastosowaniem bibliotek astrometrycznych NOVAS, SOFA. Czas w astronomii. Definicja i skale czasu w astronomii. Czas gwiazdowy (prawdziwy, średni), czas słoneczny średni i prawdziwy. Związki czasu słonecznego i gwiazdowego. Równanie czasu. Czas dynamiczny ET i związek z czasem uniwersalnym. Nowoczesne skale czasu (TAI, TDB/TDC, TDT/TT). Kalendarze i astronomiczna rachuba czasu. Epoki fundamentalne, Data Juliańska. Współrzędne helio/barycentryczne. Paralaksa i aberracja roczna. Orbita Ziemi względem Słońca i barycentrum Układu Słonecznego. Paralaksa roczna, formuły zmiany współrzędnych równikowych wywołanych paralaksą roczną. Uproszczony opis paralaksy i aberracji rocznej.
Literatura:	Wykład oparty jest o podręczniki i materiały: Robin Green, Spherical Astronomy (Cambridge Univ. Press, 1985), W.M. Smart, Text-Book on Spherical Astronomy, Cambridge Univ. Press (jest to klasyczny wykład astrometrii, pomimo wydania w latach czterdziestych ubiegłego wieku, w wielu punktach istotnych dla wykładu nadal jest aktualny), transparencje oraz materiały pomocnicze są publikowane on-line w witrynie wykładu po autoryzacji z hasłem udostępnianym przez prowadzącego.
Metody i kryteria oceniania:	Zaliczenie ćwiczeń odbywa się na podstawie oceny pozytywnej dwóch sprawdzianów obejmujących zadania rachunkowe. Należy uzyskać minimum ocenę dostateczną z każdego sprawdzianu. Ocena ćwiczeń jest średnią ocen. Każde kolokwium składa się z 5 zadań do wyboru, ocenianych w skali 0-4 punktów. Progi punktowe: 8 punktów (ocena dostateczna), 10 punktów (ocena dostateczna+), 12 punktów (ocena dobra), 14 punktów (ocena dobra+), 16 punktów (ocena bardzo dobra). Premiowana jest aktywność na zajęciach poprzez podniesieniemoceny końcowej o 0.5-1. Oceniane efekty kształcenia: U1, U2 Egzamin pisemny obejmuje całość materiału. Należy uzyskać minimum ocenę dostateczną. Egzamin składa się z 5 zadań problemowych (opisowych, z elementami rachunkowymi ) do wyboru, ocenianych w skali 0-4 punktów. Progi punktowe: 8 punktów (ocena dostateczna), 10 punktów (ocena dostateczna+), 12 punktów (ocena dobra), 14 punktów (ocena dobra+), 16 punktów (ocena bardzo dobra). Oceniana efekty kształcenia: K1, K2, U1, U2. Zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny z ćwiczeń rachunkowych oraz egzaminu pisemnego.

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.