Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Astronomia klasyczna

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-ASKLA Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0530) Nauki fizyczne nieokreślone dalej
Nazwa przedmiotu: Astronomia klasyczna
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy:
Strona przedmiotu: http://gozdziewski.prac.umk.pl/doku.php?id=wiki:aii2
Punkty ECTS i inne: 5.00
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

Do zrozumienia materiału zajęć potrzebna jest znajomość następujących zagadnień:

- matematyka: podstawy rachunku wektorowego (wektor i jego składowe w układzie współrzędnych prostokątnych i sferycznych, iloczyn skalarny i wektorowy), elementy analizy matematycznej (pochodna i różniczka funkcji, różniczkowanie funkcji złożonej i funkcji wielu zmiennych), znajomość funkcji trygonometrycznych,

- fizyka: klasyczne prawa dynamiki Newtona i pojęcie układu inercjalnego, prawa optyki geometrycznej, podstawy rachunku niepewności pomiarów.

Rodzaj przedmiotu:

przedmiot obowiązkowy

Całkowity nakład pracy studenta:

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 60 godz.):

- udział w wykładach - 30

- udział w ćwiczeniach - 30

- konsultacje z nauczycielem (w razie potrzeby)

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (90 godz.):

- przygotowanie do wykładu - 15

- przygotowanie do ćwiczeń - 30

- przygotowanie do egzaminu - 30

- przygotowanie do kolokwium - 15

Efekty uczenia się - wiedza:

W1: Student rozumie pojęcie sfery niebieskiej w sensie matematycznym, zna podstawy trygonometrii sferycznej, zna najważniejsze układy współrzędnych astronomicznych (horyzontalny, równikowy, ekliptyczny, galaktyczny), rozumie czas jako wielkość fizyczną, zna najważniejsze skale czasu używane w astronomii

W2: Student rozumie znaczenie inercjalnego układu odniesienia w astrometrii, zna zjawiska powodujące nieinercjalność układów odniesienia obserwatora W3: Student rozumie modelowy opis fizyczny oraz geometryczny zjawisk zmieniających położenie obiektów na niebie takich jak refrakcja, paralaksa, aberracja, precesja i nutacja, ruch własny i prędkość radialna

Efekty te wpisują się w kierunkowe efekty kształcenia: K_W01, K_W06, K_W09

Efekty uczenia się - umiejętności:

U1: Student potrafi rozwiązać trójkąty sferyczne korzystając z podstaw trygonometrii sferycznej (wzór sinusów i cosinusów), potrafi obliczyć wartość czasu gwiazdowego dla zadanej chwili czasu uniwersalnego UT/UTC, potrafi przemienić współrzędne lokalne (horyzontalne) na katalogowe (równikowe II) i odwrotnie, potrafi obliczyć parametry górowania, wchodu i zachodu gwiazd i Słońca, potrafi obliczyć przybliżone położenie obiektu na niebie, znając czas średni słoneczny obserwacji oraz jego współrzędne katalogowe

U2: Student potrafi obliczyć lub oszacować wartość poprawek wynikających z efektów geometrycznych zmieniających kierunki do obserwowanych obiektów (refrakcji, paralaksy, aberracji, precesji, ruchu własnego) posługując się trygonometrią sferyczną oraz zasadami optyki geometrycznej, jest świadom skali tych efektów w różnych sytuacjach obserwacyjnych.

Efekty te wpisują się w kierunkowe efekty kształcenia-umiejętności: K_U02, K_U04, K_U08

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K1: Student rozumie znaczenie astronomii klasycznej jako fundamentu astrofizyki, jest świadom konieczności opanowania teorii niezbędnej do planowania i interpretacji obserwacji astronomicznych.

Efekty wpisują się w kierunkowe efekty kształcenia-umiejętności: K_K01, K_K05

Metody dydaktyczne:

wykład informacyjny (konwencjonalny)

metoda ćwiczeniowa

klasyczna metoda problemowa

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), języka skryptowego Python i pakietów numerycznych w tym systemie programowania.

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 (Hipparcos, 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 metodą skalarną.

  • Układy współrzędnych astronomicznych, czas gwiazdowy. Układy współrzędnych astronomicznych: galaktyczny, ekliptyczny, równikowy (I i II). Pojęcie czasu gwiazdowego. Przemiana współrzędnych sferycznych za pomocą wzorów trygonometrii sferycznej. 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. Przemiana 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. Uproszczony opis precesji i nutacji za pomocą wzorów trygonometrii sferycznej.

  • Czas. 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. Prawa Keplera, parametryzacja orbity heliocentrycznej. Paralaksa roczna, formuły zmiany współrzędnych równikowych wywołanych paralaksą roczną. Uproszczony opis paralaksy i aberracji rocznej.

  • Schemat redukcji astrometrycznej. Zjawisko ruchu własnego gwiazd i opis prędkości radialnej. Układy odniesienia ICRS/ICRF, BCRS, GCRS, układy lokalne (informacyjnie). Schemat redukcji gwiazdowej pomiędzy układem lokalnym i barycentrycznym (informacyjnie).
Literatura:

Literatura podstawowa

  • 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 na początku zajęć.

Literatura uzupełniająca

Materiały do każdego wykładu podawane na zajęciach (dostępne on-line on-line w witrynie wykładu po autoryzacji z hasłem udostępnianym przez prowadzącego na początku zajęć, są to artykuły, skrypty rozwiązań zadań.

Metody i kryteria oceniania:

Metody oceniania:

egzamin pisemny - weryfikowane efekty uczenia się W1, W2, W3, U1, U2.

dwa sprawdziany - weryfikowane efekty uczenia się W1, W2, W3, U1, U2, K1

Kryteria oceniania w trybie zajęć zdalnych (progi punktowe i procentowe):

Zaliczenie ćwiczeń na podstawie raportów z rozwiązaniami zadań domowych zalecanych do każdego wykładu. Należy zarejestrować się na platformie Moodle (https://moodle.umk.pl/course/view.php?id=253) i przekazywać raporty w/g harmonogramu. Każdy raport oceniany jest w skali do 100 punktów.

Progi punktowe wymagane do uzyskania zaliczenia ćwiczeń prowadzonych w formie zdalnej:

ndst - 0-50%

dost - 51%

dost+ - 61%

db - 71%

db+ - 81%

bdb - 91%

całego zakresu punktowego zajęć przeprowadzonych z trakcie semestru. Szczegóły techniczne tworzenia i przekazywania raportów do oceny podane są w trakcie zajęć.

Egzamin przedmiotu w trybie zdalnym jest przeprowadzany na platformie Moodle (https://moodle.umk.pl/course/view.php?id=253) w formie testu z zadaniami otwartymi i zamkniętymi.

Progi punktowe wymagane do uzyskania zaliczenia egzaminu:

ndst - 0-50%

dost - 51%

dost+ - 61%

db - 71%

db+ - 81%

bdb - 91%

zakresu punktowego. Szczegóły i warunki techniczne egzaminu będą podane w trakcie zajęć.

Kryteria oceniania w trybie zajęć tradycyjnych (progi punktowe i procentowe):

Wykład: egzamin pisemny (4 pytania otwarte)

ndst - 0-9 pkt (50 %)

dst - 10 pkt (51 %)

dst plus - 12 pkt (60 %)

db- 14 pkt ( 70 %)

db plus- 16 pkt (80 %)

bdb - 18 pkt (90%)

Ćwiczenia: zaliczenie na ocenę na podstawie dwóch sprawdzianów

ndst - 9 pkt (50 %)

dst - 10 pkt (51 %)

dst plus - 12 pkt (60 %)

db- 14 pkt (70 %)

db plus- 16 pkt (80 %)

bdb - 18 pkt (90%)

Premiowana jest aktywność na ćwiczeniach w trakcie semestru, dzięki której można poprawić końcową ocenę o 1 stopień.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2017/18" (zakończony)

Okres: 2018-02-26 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Goździewski, Toma Tomov
Prowadzący grup: Cezary Migaszewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2018/19" (zakończony)

Okres: 2019-02-25 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Goździewski, Toma Tomov
Prowadzący grup: Krzysztof Goździewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2019/20" (zakończony)

Okres: 2020-02-29 - 2020-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Goździewski
Prowadzący grup: Krzysztof Goździewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Uwagi:

Zgodnie z zarządzeniami JM Rektora i Dziekana WFAiIS wszystkie zajęcia w cyklu oraz zaliczenie ćwiczeń i egzamin odbywają się w trybie zdalnym.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2020/21" (w trakcie)

Okres: 2021-02-22 - 2021-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Goździewski
Prowadzący grup: Krzysztof Goździewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Uwagi:

Zgodnie z zarządzeniami JM Rektora i Dziekana WFAiIS wszystkie zajęcia w cyklu oraz zaliczenie ćwiczeń i egzamin odbywają się w trybie zdalnym.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2021/22" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2022-02-21 - 2022-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Goździewski
Prowadzący grup: Krzysztof Goździewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Uwagi:

Zgodnie z zarządzeniami JM Rektora i Dziekana WFAiIS wszystkie zajęcia w cyklu oraz zaliczenie ćwiczeń i egzamin odbywają się w trybie zdalnym.

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