Class Notes (839,096)
United States (325,778)
Physics (36)
AST 1002 (25)
Lecture

AST NOTES FROM ENTIRE SEMESTER

36 Pages
163 Views

Department
Physics
Course Code
AST 1002
Professor
Andrew Askew

This preview shows pages 1,2,3,4. Sign up to view the full 36 pages of the document.
Description
AST  NOTES  08/28-­‐  09/23   • RENE  DESCARTES-­‐  “I  think,  therefore  I  am”.  :It  is  logical  that  you  can  fool   something  into  thinking  that  it  exist.   o “I  observe…”   • Scientific  Method:  hypothesis  >  (any  valid  hypothesis  must  be  tested)  >  make   a  prediction  (maybe  several)  >  test  prediction  >  if  correct;  hypothesis  is   compatible  with  the  prediction  but  doesn’t  PROVE  the  hypothesis   o Must  be  reproducible!  If  fails  at  anytime  must  refine  your  hypothesis.   o In  order  to  make  observation,  you  have  to  quantify  what  is  occurring:   measure  distance,  time,  mass,  etc.  it  needs  a  unit  to  be  defined  by   • Meter:  distance  traveled  by  light  in  1,299,792,458  of  a  second   • THE  SPEED  OF  LIGHT  IN  A  VACUUM  IS  CONSTANT  FOR  EVERYONE!   o Light  slows  down  when  it  enters  medium   • Weight:  the  force  of  gravity  on  a  given  mass   • Scientific  notation:  1,000,000  OR  1x10^6   • Significant  figures   o Any  non  zero  number  is  significant  (123.45)-­‐  5  sig.  numbers   o Any  zero  between  two  non-­‐zero  numbers  is  sig.  (1025)  4  sig.  numbers   o Leading  zeros  are  not  sig.  (0.00035)  –  2  sig.  numbers   o Traveling  zeros,  past  the  decimal  point  are  sig.  (35.0)  3  sig  numbers   • Speed  of  light  is  3  x  10^8  m/s   • D=vt   • LAWS  OF  NATURE-­‐  apply  everywhere  in  the  universe   o GRAVITATION   o MOTION   o THERMODYNAMICS   *Can  still  be  modified*   • Constellations-­‐  apophenia-­‐  terms  for  making  patterns  where  none  exist   o Worthless  to  astronomers-­‐  tell  nothing  about  the  stars   • THE  PONZO  ILLUSION   o Your  brain  playing  tricks  on  you  with  heuristics   o A  line  seeming  to  be  further  away  b/c  of  environment  of  lines  around   it   o Moon  is  further  from  you  when  on  horizon  rather  than  overhead   although  it  seems  the  opposite   • Phase  of  moon-­‐  depends  on  how  you’re  viewing  it  and  where  you  are  on   earth  (POSITIONING  OF  THE  SUN,  EARTH,  AND  THE  MOON)   • Solar  eclipse  occurs  when  the  moon  is  directly  in  between  the  earth  and  sun   and  cast  a  shadow  on  the  earth   • Earth’s  gravity  pulls  on  the  moon  and  has  locked  it  into  this  synchronized   routine   • GEOMETRIC  UNIVERSE   o Claudius  Ptolmaeus  constructed  best  model   § Occam’s  razor:     • A  theory  should  contain  no  more  complexity  than   needed   • Already  theories  that  sun  was  center  of  the  universe   o From  earth,  mars  looks  like  it  is  in  a  retrograding  motion   • The  COPERNICAN  REVOLUTION   o Renaissance  man   § Catholic  Cleric   § Physician   § Mathematician   § Astronomer     • Chose  heliocentric  view  as  opposed  to  geocentric   • Used  circular  orbits  for  planets  about  the  sun   • Never  gained  full  accepted;  book  published  in….     • Problems  found  with  his  model   • GALILEO   o Used  telescope  and  started  observing   • Observed  moons  of  Jupiter  (4  largest)   o Important  b/c  know  Earth  isn’t  the  only  planet   that  has  moons   • Venus  has  phases   • Got  in  trouble  with  Catholic  churches   § Willingness  to  experimentally  TEST  ideas  was  a  novelty   § Constructed  his  own  and  tried  to  sell  it   • Venus’  phases   o Both  models  have  phases   • Mantra   o More  data,  we  need  to  collect  more  data,  w/  more  data  we  can   measure  this  to  X  precision   • DATA     o Tycho  Brahe   § Kept  meticulous  records  of  the  positions  of  stars  and  planets   for  years   § Died  before  Kepler  finished  work  and  are  now  known  as   Kepler’s  Laws   • Inherited  imperial  mathematician  of  the  holy  roman   empire     o Easy  because  he  already  had  all  of  the  data   • EMPIRICAL  (KEPLER’S  )  LAWS   o The  “what”  as  opposed  to  the  “why”   o Greast  for  our  solar  system   o 1  law-­‐  the  orbital  paths  of  planets  are  elliptical  with  the  sun  at  one   focus   § Before  thought  to  be  a  circular  path  which  didn’t  fit  with  all  of   the  data   § On  any  given  point,…..   § Perihelion  is  the  point  of  closet  point  to  the  sun   § Aphelion  is  the  greatest  distance  from  the  sun   § Eccentricity  is  the  distance  between  the  foci  divided  by  the   length  of  the  major  axis   • Circle  just  an  ellipse  with  eccentricity  0   o 2  LAW-­‐  while  orbiting  the  sun,  an  imaginary  line  connecting  the  sun   and  planet  sweeps  out  equal  areas  of  the  ellipse  in  equal  intervals  of   time   § The  more  elliptical  you  make  the  orbit,  the  faster  you  must   travel  near  the  sun  to  cover  the  equal  amount  of  area-­‐  more   eccentricity   § An  increase  in  eccentricity  does  nothing  to  the  period  ,  only   changes  the  motion   o 3  law-­‐  the  square  of  a  planet’s  orbital  period  is  proportional  to  the   cube  of  its  semi  major  axis     § p^2=a^3   • Where  p  is  in  earth  years  and  a  is  in  AU,  the  semi  major   axis  of  the  earth…….   o What’s  AU  in  KM   § All  radio  waves  travel  at  the  speed  of  light   § Radar  waves  travel  to  Venus  and  back  in  300  sec.   § D=vt   § Au=1.5  x  10^8  meters   • NEWTON   o 17  century   o Physicist  and  mathematician   o One  of  inventors  of  calculus   o Came  up  with  model  by  which  all  objects  interact  w/  each  other   § “Newtonian  mechanics”  /  also  called  “classical  mechanics”   o 3  laws  of  motion   st § 1 -­‐  an  object  at  rest  remains  at  rest;  moving  object  continues   to  move  forever  in  a  straight  line  with  constant  speed  unless   some  external  force  changes  that  state  of  motion   • Objects  don’t  have  natural  states  (either  in  motion  or  at   rest)   nd § 2 -­‐  acceleration  of  an  object  is  directly  proportional  to  the  net   applied  force  and  inversely  proportional  to  the  object’s  mass   • F=ma   • Acceleration-­‐  rate  of  change  of  velocity  (or  speed)   • The  heavier  you  are  the  less  you  accelerate  for  the  same   force  applied   • “Net  force”  the  sum  of  forces  acting  on  you   o If  no  acceleration,  no  net  force   rd § 3 -­‐  for  every  action  there  is  an  equal  and  opposite  reaction   o One  law  of  gravity   § Every  particle  of  matter  in  the  universe  attracts  every  other   particle  w/  a  force  that  is  directly  proportional  to  the  product   of  the  masses  of  the  particles  and  inversely  proportional  to  the   square  of  the  distance  between  them  –Law  of  Universal   Gravitation   • F=  GMsub1Msub2/r^2  or  F=MG   o *The  mass  becoming  smaller  makes  the  matter   larger*   o r=  distance  form  center  of  earth  to  surface  of  the   earth  (radius)   o M1  is  mass  of  the  earth   o M2  your  mass   • You’re  weight  on  earth  is  the  force  of  gravity  on  you   • P^2=aq-­‐  only  works  in  this  solar  system   • Measuring  G-­‐  gravitational  constant   o Cavendish  experiment   § Modified  Kepler  law   • The  sun  ad  earth  feel  equal  and  opposite  gravitational   forces  (newton’s  third  law)   • Has  to  modify….   o The  orbit  of  a  planet  about  the  Sun  is  an  ellipse,   having  the  center  of  mass  of  the  plane  Sun   system  at  one  focus   o Orbital  period  is  related  to  the  semi-­‐major  axis  of   the  orbit  by:   § P^2=  a^3/M     • M  is  now  the  combined  mass  in   units  of  the  Sun’s  mass   • Works  for  any  solar  systems   § Temperature-­‐  corresponds  to  the  amount  of  kinetic  energy   possessed  by  the  motion  of  atoms  and  molecules  that  make  up   the  surface   • Is  a  such  thing  as  absolute  0   o At  which  all  molecular  motion  stops   o No  negative  temperatures   § Center  of  Mass   • Two  equal  mass  objects  at  some  distance  from  each   other     o Two  people  sitting  on  a  seesaw   • Center  of  mass  moves  toward  the  larger  amount  of  mass   if  there  is  two  unequal  mass  objects   • Sun  contains  so  much  of  the  mass  of  our  system   o Focus  isn’t  outside  of  the  sun  itself  but  on  the   outside  of  the  center  of  the  sun   § Other  systems   • Binary  system  are  quite  common   • Can  have  multiple  stars  with  more  complex  orbits   which  better  demonstrate  this   o Most  properties  of  the  stars  are  determined  by   the  mass  of  the  star  and  its  characteristics   •   § Weight  and  mass   • Mass  is  fundamental   o Same  mass  here  on  earth  and  mars   • Weight  is  the  force  of  gravity  on  a  given  mass   o Interchangeable  here  on  earth  b/c  difference  is   one  (mostly)  constant  factor   § Continuous  force   • Gravit▯▯ ▯ is  constantly  working   • 𝐹 = ▯▯  ▯ = 𝑀 𝑎▯   ▯ ▯▯▯ ▯ ▯ o G:  Newton’s  constant  6.67x10 𝑁𝑚 /𝑘𝑔   • Cavendish  experiment   o Measures  G  (gravitational  constant),   demonstrating  the  relationships  between  mass   and  gravity   § Voyager  1   • Has  entered  interstellar  space   o Doesn’t  mean  that  it  has  left  the  solar  system   • Big  deal   • Estimated  will  continue  operating  until  2020  before   final  shutoff  of  all  instruments  in  2025   § Matter   • Atoms  are  made  up  of  protons  neutrons  and  electrons   o Protons  and  electrons  have  an  electric  charge   • MATTER  MADE  UP  ENTIRELY  OF  A  SINGLE  TYPE  OF   ATOM  IS  KNOWN  AS  AN  ELEMENT   § ELECTRIC  AND  MAGNETIC  FIELDS   • Any  charged  particle  creates  an  electric  field   o Field  creates  a  force  on  other  charged  particles   in  the  area   § Like  repels  like   § Opposites  attract   • Moving  charged  particles  create  a  magnetic  field   • W/  corresponding  magnetic  force   • Electric  and  magnetic  fields  are  linked   o Changing  electric  field  causes  a  magnetic  field   and  vice  versa   § Light   • Radiation  interchangeably   • A  wave  but  doesn’t  require  a  medium   o Isn’t  a  distortion  like  a  water  wave  but  the   changes  in  the  electric  and  magnetic  fields   § Waves   • Properties:   o Amplitude   o Frequency   o Wavelength   o All  light  propagates  at  c   • Wave  or  particle?   o We  will  dwell  on  light  as  a  wave   § Has  some  properties  as  a  particle  as  well   § Light  appears  continuous   • Actually  discrete  little  packets  or   quanta   • Each  quanta  of  light  has  an  energy   that  is  related  to  the  frequency  of   the  light   o E=  hf   o H  is  Planck’s  constant   o F  is  the  frequency   § Temperature   • Directly  related  to  the  amount  of  microscopic  motion   within  it   o Microscopic  motion  of  charged  particles   o Charged  particles  moving  causes  changes  electric   fields,  which  cause  changing  magnetic  fields   § 0  Celsius  =  273  kelvin   § 1  degree  Celsius  =  1  degree  kelvin   o Blackbody  curves   § The  total  energy  radiated  per  second  is   proportional  to  the  temperature  to  the   fourth  power   § Black  means  perfect  in  this  case   o For  objects  of  a  given  temperature  the  spectrum   of  emitted  radiation  is  different,  w/  the  peak  of   the  emission  given  from  Wein’s  law   § Wien’s  law  relates  the  peak  radiated   wavelength  (𝜆  𝑝𝑒𝑎𝑘)  to  the  temperature   • For  all  objects-­‐  even  us!   • 𝜆  𝑝𝑒𝑎𝑘 = ▯▯▯▯▯▯×▯   ▯ o Visible  light  is  only  around  400-­‐700  nm  in   wavelength   o A  huge  frequency  needs  a  small  wavelength   § Violet  is  next  to  ultraviolet  (shortest)   § Red  next  to  infrared  (longest)   § ROYGBIV   o Btw  1nm=  1x10  m   o All  objects  have  a  temperature  radiate   electromagnetic  radiation  (light)   • Telescopes   o Refracting  telescopes  uses  lenses  to  bend  beams   of  light  (binoculars  use  this  design  as  well)   § Galileo  would  have  made   § Atmosphere  bends  light  as  well   • The  more  atmosphere  you  have  to   look  through  the  more  subject  to   this  blurring  you  are  (atmosphere   is  thinner)   o Reflecting  telescopes  use  curved  mirrors  to   collect  and  concentrate  light  (larger  telescopes-­‐ most)   § Lack  of  chromatic  aberration,  light  bends   more  or  less  depending  on  wavelength   § Pros/  Cons:   • Light  absorption  in  the  lenses   • Big  lenses  are  heavy!  Hard  to   support   • Mirrors  only  need  to  be  polished   on  one  side   § Most  modern  observatories  use  reflectors   • Cassegrain  telescopes  use  small   secondary  mirror  to  reflect  the   light  through  a  hole  in  the  primary   mirror   o Hubble  Space  Telescope  is   this  design   • Detectors   o Integration  time:   § The  time  interval  over  which  the  eye   sums  up  the  photons  striking  the  retina   • About  every  100ms,  anything   faster  seems  to  simultaneous   § Quantum  efficiency:   • How  many  photons  must  strike  a   given  detector  to  get  a  “signal”?   o For  human  eye-­‐  need  about   10  photons  to  hit  a  rid  or   cone  w/in  100ms   § A  quantum   efficiency  of  about   10%   o Photographic  plates   § First  astronomical  photograph  taken  in  1840     • Took  off  in  the  1870’s   § Quantum  effic.  Was  really  low   § Integration  time  could  be  really  long   o CCD  arrays   § Charge-­‐coupled  devices   • Made  up  of  an  array  of  tiny  pixels   • Charge  from  each  pixel  is  proportional  to  the  light   intensity  at  that  point   • Produce  digital  info.  (Can  be  handed  over  to  a  comp.  for   further  cleanup)   o Resolution   § Very  important   § One  limiting  factor  is  much  the  diffraction  of  the  light  blurs   thing   • Bigger  telescopes  are  much  less  subject  to  this  issue   • Amount  to  which  diffraction  limits  how  well  we  can   resolve  objects  depends  on  both  the  aperture  of  the   telescope  and  the  wavelength  of  the  light   • Ultimate  limit  to  the  angular  resolution  (𝜃)  of  a  lens  is   given  by:   ▯ o  𝜃 = 2.06𝑥10 ▯ ▯   o Value  for  𝜃  is  in  arcseconds  (angular  resolution)   o  𝜆  is  the  wavelength  of  light   o D  is  the  diameter   o  𝜃  is  the  angular  resolution   o Spectra  and  Space  telescopes   § Hubble  space  telescope   • Visible  light  tel.  of  the  four  and  still  in  operation   • Big  reflecting  telescope  in  space   § Compton  gamma  ray  observatory   • 91-­‐00   • Designed  to  measure  very  high  energy  light  from  space   • Studies  of  solar  flares,  gamma  ray  bursts,  pulsars,  nova   and  supernova   § Chandra  x-­‐ray  observatory   • Samples  x-­‐  ray  spectra  from  distant  objects   • On  last  year  of  estimated  lifetime,  still  performing   nominal  power  observations   • High  energy  means  high  temp.,  very  massive  hot  stars   would  emit  in  the  x-­‐ray  spectrum   • Must  be  put  in  space  because  x-­‐rays  cannot  pass   through  Earth’s  atmosphere   § Spritzer  space  telescope   • Samples  the  infrared  spectrum   o Carries  coolant  to  better  be  sensitive  to  the  low   energy  infrared  (ran  out  in  2009)   o Spritzer  is  actually  in  a  trailing  orbit  of  earth,  to   get  away  from  our  heat   • DISK  FLATTENS  OUT   o Material  is  infalling  from  both  above  and  below  which  tends  to  cancel   out  an  average   § Material  moves  inward   • Most  of  the  “stuff”  concentrates  inward  toward  the   protostar   • Most  of  stars  angular  momentum  ends  up  in  the  disk   rather  than  in  the  star  itself   • Leftover  stuff  in  the  disk  becomes  planets   o Particles  of  dust  and  gas  are  swirling  around  in   this  disk  and  smashing  into  one  another   o 1  km  sized  planetesimals  their  gravity  starts  to   work   § can  end  up  with  a  large  variation  in  the   final  products   • Planets  in  other  solar  systems   o Until  1995  we  didn’t  have  direct  evidence  for  planets  orbiting  other   stars   o Extrasolar  planets  now  in  hundreds-­‐  new  techniques  for  detection   § Direct  imaging   • The  star  and  planet  are  close  enough  to  us  that  we  can   directly  observe  light  from  both  the  planet  and  star   § Gravitational  lensing   • The  gravity  of  the  planet  in  question  can  bend  the  light   from  the  star  like  a  lens,  causing  it  to  appear  brighter   when  the  planet  pauses  in  front  of  the  star   • How  we  look  for  things  that  are  non-­‐luminous   § Transit  method   • Only  works  if  the  planet  star  pair  are  aligned  with  the   earth’s  orbit   • Planet  passes  in  front  of  the  star  which  blocks  that  tiny   amount  of  light,  which  we  can  detect   § Spectroscopic  radial  velocity   • A  large  enough  planet  or  a  large  enough  distance  the   star  in  question  will  wiggle  back  and  forth   o Assuming  along  our  line  of  sight,  the  star’s  light   will  periodically  blue  shift   § Doppler  shift   • Two  objects  moving  towards  each  other  (more  crests   and  troughs)-­‐  means  higher  frequency  >smaller   wavelength  –  blueshift   o The  opposite-­‐  moving  further  away-­‐  redshift   o Our  solar  system   § 4  planets-­‐  Mercury,  Venus,  Earth,  and  Mars   • Made  up  mainly  of  inner  cloud  materials   o Iron,  silicates,  carbon-­‐  rocky  compared  to  sun   • Shaping  Terrestrial  Worlds   o Erosion   § Tends  to  fill  in  low  spots  and  smooth  out   high  spots   § Wind  and  water  play  role   § Chemical  processes  that  weather  material   § Oxygen  makes  things  rust   § Freeze-­‐  thaw  cycles  are  very  efficient   (water  runs  into  crevice,  freezes  and   expands  shattering  the  rock)   § Take  place  on  moon  and  mercury  from   radiation  from  the  sun  and  deep  space   tend  to  decompose  and  weather  material   § Earth,  mars,  and  Venus  show  effects  of   windstorms   §   o Tectonism   § Convection  currents  drive  the  tectonic   § Earth  only  one  that  undergoes  process   § Motion  by  which  they  collide,  slip  past   each  other  –  tectonic  plates   • Made  up  of  a  number  of  brittle   segments  called  “lithospheric   plates”   § Move  through  convection-­‐  warmer   material  becomes  less  dense  and  rises   while  cooler  material  becomes  more   dense  and  sinks   • Mantle  is  not  liquid,  just  more  fluid   than  the  crust   § Earthquakes-­‐most  occur  on  the   boundaries  of  the  plates   § Seismic  waves-­‐  when  earthquakes  occur,   sends  vibrations  through  the  structure  of   the  earth-­‐  two  types   • Primary-­‐  compress  and  then   expand  material  as  they  pass   • Surface-­‐  moving  perpendicular  to   the  direction  of  the  wave   § Plates  spreading-­‐  new  seafloor  created   when  plates  spread  apart   • Key-­‐  earth’s  magnetic  field  aligns   the  magnetic  material  as  it  cols   o How  we  know  the  earth’s   field  “flips”  on  some  long   timescale   § Magnetic  field-­‐  mercury  only  other   terrestrial  planet  that  has  one   • Not  strong-­‐  very  weak   o Volcanism   § Shield  or  composite  volcanoes  are  formed   § “Maria”  or  seas-­‐  on  moon  were  volcanic   flows  which  must  have  occurred  after   heavy  bombardment  ceased   § Venus  is  constantly  undergoing  volcanic   activity   § Mercury  has  evidence   • Relatively  smooth-­‐  young  material   § Mars  some  of  the  largest  volcanoes  in  the   solar  system   • Maybe  some  activity   • Don’t  know  age   o Impact  cratering   § Meteorite  impacts  rough  up  the  surface   § The  most  catastrophic  damage  typically   from  impacts   § Energy  released  can  be  large  b/b  orbiting   the  sun  at  a  substantial  speed   § Meteor  crater-­‐  most  famous  and   preserved  impact  sites   • Half  the  original  mas  vaporized   before  impact   § Common  on  moon,  mercury,  and  mars   § Earth  and  Venus  both  have  protection  via   their  thick  atmospheres,  also  erosion  ad   lava  flows  take  a  toll   § Geologic  clocks   • Radiometric  dating:  the  ratios  of  radioactive  isotopes  in   matter  to  their  decay  products   • The  half  life:  the  interval  of  time  over  which  a   radioisotope  decays  to  half  its  initial  amount   • Mercury   o 5%  of  earth’s  mass   o No  moons   o No  appreciable  atmosphere   o Orbital  period  .24  years   o Density:  5400  kg/m^3   o Has  a  magnetic  field   • Venus   o 80%  of  earth’s  mass   o No  moons   o Orbital  period:  .62  years   o Density:  5200  kg/m^3   o Shrouded  in  thick  clouds  of  atmosphere   o Surface  cant  be  seen  with  visible  light   o No  magnetic  field   • Earth   o Orbital  period:  1  year   o 1  moon   o density  5500  kg/m^3   • Mars   o 11%  mass  of  earth,  half  the  radius   o Two  moons   o Density:  3900  kg/m^3   o Orbital  period-­‐  1.9  years   o No  magnetic  field-­‐  may  be  b/c  of  its  small  core/   partly  molten  interior   § 4  planets-­‐  Jupiter,  Saturn,  Uranus,  and  Neptune   • Were  massive  and  far  enough  from  the  Sun  early  on  to   capture  large  amounts  of  hydrogen  and  helium  from  the   protoplanetary  disk  and  keep  them   o Magnetic  fields   § Earth’s  magnetic  field  aligns  the  magnetic  material  as  it  cools   • How  we  know  earth’s  field  “flips”   § Electrically  charged  particles  are  curved  into  spirals  about   magnetic  field  lines  (trapped  by  the  field)   § Solar  wind-­‐  sun  is  sweating  and  throwing  off  energetic  protons   (electromagnetic  radiation)   § Our  magnetic  field  tends  to  trap  these  particles  or  guide  them   towards  the  magnetic  poles   • Not  a  lot  of  people  live  there-­‐  very  dangerous   § Van  Allen  Belts   • Areas  in  which  particles  get  trapped   • Particles  shifted  towards  the  n.  and  s.  magnetic  poles   o Causes  auroras   o Light  originates  from  energetic  interaction  of   these  charged  particles  w/  the  atmosphere   o Only  related  to  the  magnetic  poles-­‐  so  we  can’t   see  them  here  in  tally   § Atmosphere  +  magnetosphere   • Sun  lets  of  a  lot  of  material  in  form  of  solar  wind   • Magnetic  field  and  thickness  of  atmosphere  protects  us   o Mars  has  neither  of  these   o Venus  has  super  thick  atmosphere-­‐  makes  it   complicated   • Primary  atmospheres-­‐  made  up  of  early  gas  of  the  Solar   systems-­‐  mainly  hydrogen  and  helium   o Gas  must  be  very  cool  or  planet  have  a  lot  of   mass  to  hold  on  to  these  gases  (terrestrial   planets  weren’t  big  enough)   • Secondary  atmosphere-­‐  as  planets  heat  up,  volcanism   brought  other  gases  to  surface  (carbon  dioxide  and   water)  asteroid  impacts  and  comets  helped  construct   these   o Radiation  from  sun  can  break  up  molecules  like   ammonia  into  nitrogen  and  hydrogen   § Nitrogen  forms  more  massive  nitrogen   gas  and  becomes  corr.  Less  likely  to   escape   • Wien’s  law   o Venus  and  earth  are  warmer  than  predicted   o Greenhouse  effect   § Atmosphere  is  transparent  to  visible  light   so  sun’s  radiation  comes  in  and  warms   the  surface   § Earth’s  surface  re-­‐radiates  this  energy  as   infra-­‐red   • If     § Doesn’t  have  to  do  w/  the  fraction  of  the   greenhouse  gases  in  the  atmosphere   o 3  greenhouses   § Venus   • About  twice  the  radiation  from  the   sun  strikes  Venus  as  earth   • Water  evaporates  and  rocks  can’t   hold  CO2  decreases   • Heats  the  surface  leading  to  more   evaporations  and  more   greenhouse  gases  and  more   heating   • Known  as  “runaway”  greenhouse   effect     § Earth   • Absorbs  and  re-­‐radiates  the  light   in  the  infrared   • We  have  a  cycle  of  CO2  unlike   Venus     o Traceable-­‐  content  gets   “frozen  in”  to  ice  cores  that   can  be  taken  at  the  poles   § Mars   • Cooled  quicker  than  earth   o Prevented  the  cycle  of  CO2   to  happen   • Never  developed  tectonic  activity   •  Led  to  constantly  depleting   atmosphere   • More  CO2  is  getting  locked  away  in   to  ice   o Known  as  reverse   greenhouse  effect   o Locking  away  too  much   CO2   § JOVIAN  PLANETS   • Jupiter,  Saturn,  Uranus,  Neptune   • Very  large  masses,  all  have  rings,  all  have  more  than  10   moons,  very  gaseous,   • Jupiter   o Orbital  period  of  11.9  years   o Multiple  moons  (63)   o Density  1300  kg/m^3   o Much  less  dense  than  any  of  the  terrestrial   worlds   • Saturn   o Orbital  period-­‐  29.4  years   o 95  times  the  mass  of  earth   o 50  moons   o Density  700  kg/m^3  –  the  least  dense  of  the   Jovian  planets   • Uranus   o Orbital  period  84  years   o 27  moons   o Density  1300  kg/m^3   • Neptune   o Orbital  period  64  years   o 13  moons   o Density  1600  kg/m^3   • Compared  to  terrestrial-­‐  large,  cold,  and  massive   • Cant  really  see  a  surface  per  se   o Can  only  see  the  outermost  parts  of  their   extended  atmospheres   • Giant  planets  are  less  dense   o Jupiter’s  and  Saturn  composition  similar  to  the   Sun-­‐  mainly  hydrogen  and  helium   o Uranus  and  Neptune  are  more  dense-­‐  cores   probably  formed  later  in  formation  of  the  S.S.   when  much  gas  had  been  driven  out  of  the  disk   • Core:   o Cold  at  cloud-­‐tops  more  hot  and  dense  the  closer   you  get  to  the  core   o Under  enough  pressure…   • Layers  of  Atmospheres:   o Chemically  diff.  clouds  forms  at  different  levels  in   the  Jovian  worlds  due  to  condensation  points   o Neptune  and  Uranus  look  blue  b/c  they  contain   methane   • THE  GREAT  RED  SPOT:   o Very  prominent  feature  of  Jupiter-­‐  roughly  size   of  two  earths   o  Less  well  known-­‐  the  great  dark  spot  on   Neptune   § Not  as  sustained   st § 1  one  disappeared  and  then  reappeared   • Magnetospheres:   o All  Jovian  worlds  have  magnetic  fields-­‐  Jupiter   the  strongest   o The  rotation  of  these  fields  tell  us  what  is  going   on  as  the  surface  rotation  of  the  planets   § Field  orientation-­‐  offset  from  the   planetary  interiors-­‐  small  for  Jupiter,   exact  for  Saturn  but  way  off  for  Neptune   and  Uranus   • Roche  limit   o A  distance  from  massive  objects  within  which   gravitational  “tidal  forces”  will  destroy  objects   held  together  under  gravity   § Probably  what  called  the  rings  of  Saturn   • Extreme  seasons   o Uranus’  tilt  lies  almost  in  the  plane  of  the  solar   system  (97  degrees)  leading  to  extreme   “summers”  and  “winters”   § 42  years  of  continuous  sunshine,  and  42   years  of  continuous  darkness   • Rings   o Think  made  from  meteor  impacts  on  the  planets   moons   • Small  Bodies  of  the  Solar  System   o Kuiper  belt  objects   o Asteroids   § Area  between  mars  and  Jupiter  is  the  asteroid  belt   § NEAR  shoemaker:  first  spacecraft  to  “land”  on  an  asteroid-­‐  on   Eros   § Chemical  composition  similar  to  primitive  meteorites   § Phobos  and  Deimos?   • Debate  whether  asteroids  were  captured  by  mars  or   whether  they  formed  nearby   o Comets   § Two  types:  Kuiper  belt  objects  and  Oort  Cloud  objects   § Kuiper  belt  objects:     • Packed  closely  enough  to  interact  gravitationally;   (usually  prograde  orbits)   • Oort  cloud  objects:   o Very  distant  from  out  S.S.  Requires  some   gravitational  perturbation  to  kick  an  object  from   the  Oort  cloud  into  our  neighborhood  (either   prograde  or  retrograde  orbits)   § Anatomy:  icy  ball  is  called  nucleus   • Cloud  of  melted  dust  and  gas  approaches  the  sun  and  is   known  as  the  coma  (surrounds  the  nucleus)   • The  tail  is  always  away  from  the  sun  due  to  the  solar   winds   § Comet  ISON:   • On  a  nearly  perfect  parabolic  path  about  the  sun-­‐  will   get  brighter  and  brighter  to  us   • Likely  to  be  a  virgin  comet-­‐  may  also  never  come  back   § Missions  to  comets:   • Deep  impact  mission  to  Tempel  1-­‐  probe  split  into  an   Impactor  and  an  observer   o Impactor  then  smashed  into  the  comet   o Water,  carbon  dioxide,  hydrogen  cyanide,  and   iron  bearing  materials  were  identified   o Meteor  and  meteor  showers   § Meteor  is  a  cometary  or  asteroid  debris  that  enters  earth’s   atmosphere   § Meteorite  is  a  meteor  that  survives  to  make  impact  on  the   surface   § Meteor  shower  caused  by  when  the  Earth  oases  through  a   concentration  on  cometary  debris  (comets  litter  their  orbit  w/   dust  and  gas)   o Stars   § Very  distant  so  we  cant  send  instruments   • Depend  upon  the  electromagnetic  radiation  that  we   receive  from  the  stars  to  tell  us  about  them   § Several  characteristics:   • Brightness   o “Apparent  magnitude”-­‐  how  bright  does  this  star   appear  to  be  from  earth   o The  difference  in  images  your  brain  receives   come  from  the  distance  between  your  eyes   § The  shifts  of  stars  are  similar  using   earth’s  orbit  as  the  baseline  –  parallatic   angle   • *The  closer  object  always  shifts   more  than  the  more  distant  object*   § Parallax-­‐  The  larger  the  distance,  the   smaller  the  parallax  becomes   • Parsecs  or  parallax  seconds:  1   parsec=  3.26  light-­‐years   • d(pc)=  1/p(arcsec)     • Luminosity   o Can  calculate  if  distance  and  brightness  are   known   o The  total  amount  of  energy  from  a  star  that  is   being  given  off   o Stefan-­‐Boltzmann  law   § The  flux  of  energy  radiated  from  an  object   of  temperature  is  related  to  the  temp.  to   th the  4  power:  F=  𝜎T^4   • Constant:  5.67  x  10^-­‐8   (W/m^2K^4)   o GOES  IN  PLACE  OF  𝜎   • Flux  is  related  to  the  luminosity  by   L=FA   • Temperature/  spectral  type   o Each  quanta  of  light  has  an  energy  E=hf   o The  electron  cloud  in  atoms  aren’t  continuous   § Must  be  in  one  energy  state  –  you  cant  be   “in  between”  –  no  such  thing   § Lowest  energy  state  of  an  atom  is  known   as  the  “ground  state”   • Cant  go  any  lower  because  there   aren’t  any  lower  energy  states   § To  move  to  a  higher  energy  state-­‐  you   must  absorb  a  photon  of  exactly  the  right   energy   § To  move  lowers-­‐  you  must  emit  a  photon   of  exactly  the  right  energy   § Energy-­‐  frequency-­‐  color   • E2-­‐E1   § Once  in  a  excited  state,  you  can  decay   down  into  any  state  each  having  its  own   energy
More Less
Unlock Document

Only pages 1,2,3,4 are available for preview. Some parts have been intentionally blurred.

Unlock Document
You're Reading a Preview

Unlock to view full version

Unlock Document

Log In


OR

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


OR

By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.


Submit