Rozstrzygnij, czy Christiana Dopplera uznaje się za odkrywcę gwiazd podwójnych.
Wpisz swoją odpowiedź, wraz z krótkim uzasadnieniem, w przygotowane pole. Porównaj ją następnie z odpowiedzią wzorcową.
Wysłuchaj ponownie fragmentu audiobooka, w którym ten problem jest poruszony. Wyszukaj w dostępnych źródłach informacje o odkryciu gwiazd podwójnych. Określ i opisz udział Dopplera w tym odkryciu.
Nie. Doppler podał teoretyczne uzasadnienie zmian barw składników układów podwójnych, łącząc zmianę częstotliwości fali świetlnej z ruchem źródła fali, czyli gwiazdy w układzie podwójnym. Obserwacje gwiazd podwójnych prowadzone były od starożytności. Dzięki zastosowaniu teleskopów w astronomii, począwszy od XVIII w. poznawano i katalogowano coraz więcej gwiazd podwójnych.
RZJpRYYLbE1wD2
Ćwiczenie 3
Układ spektroskopowo podwójny Możliwe odpowiedzi: 1. Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła., 2. Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., 3. Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., 4. Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., 5. Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy. Układ podwójny astrometryczny Możliwe odpowiedzi: 1. Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła., 2. Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., 3. Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., 4. Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., 5. Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy. Układ akustycznie podwójny Możliwe odpowiedzi: 1. Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła., 2. Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., 3. Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., 4. Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., 5. Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy. Układ podwójny zaćmieniowy Możliwe odpowiedzi: 1. Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła., 2. Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., 3. Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., 4. Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., 5. Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy. Układ wizualnie podwójny Możliwe odpowiedzi: 1. Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła., 2. Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., 3. Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., 4. Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., 5. Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy.
Układ spektroskopowo podwójny Możliwe odpowiedzi: 1. Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła., 2. Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., 3. Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., 4. Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., 5. Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy. Układ podwójny astrometryczny Możliwe odpowiedzi: 1. Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła., 2. Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., 3. Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., 4. Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., 5. Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy. Układ akustycznie podwójny Możliwe odpowiedzi: 1. Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła., 2. Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., 3. Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., 4. Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., 5. Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy. Układ podwójny zaćmieniowy Możliwe odpowiedzi: 1. Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła., 2. Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., 3. Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., 4. Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., 5. Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy. Układ wizualnie podwójny Możliwe odpowiedzi: 1. Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła., 2. Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., 3. Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., 4. Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., 5. Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy.
Zapoznaj się z nazwami różnych rodzajów gwiazd podwójnych oraz ich definicjami (opisami). Przyporządkuj definicje nazwom.
Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy, wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy., Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera., Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych., Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora., Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła.
Układ spektroskopowo podwójny
Układ podwójny astrometryczny
Układ akustycznie podwójny
Układ podwójny zaćmieniowy
Układ wizualnie podwójny
1
Ćwiczenie 3
Wyjaśnij, czym są następujące układy: spektroskopowo podwójny, podwójny astrometryczny, akustycznie podwójny, podwójny zaćmieniowy, wizualnie podwójny.
Układ spektroskopowo podwójny - Układ, w którym prędkości orbitalne gwiazd wywołują możliwe do zaobserwowania z Ziemi przesunięcia linii (emisyjnych lub absorpcyjnych) w ich widmach. Okresowe przesuwanie się linii następuje ze względu na efekt Dopplera. Układ podwójny astrometryczny - Układ, w którym z Ziemi bezpośrednio obserwowana jest tylko jedna gwiazda. O obecności drugiej, niewidocznej gwiazdy, wnioskuje się pośrednio, rejestrując jej wpływ na okresowy ruch pierwszej. Taki wpływ może pochodzić od pola grawitacyjnego drugiej gwiazdy. Układ akustycznie podwójny - Nie istnieje taki rodzaj gwiazd podwójnych. Układ podwójny zaćmieniowy - Układ, w którym obserwuje się z Ziemi okresowe przesłanianie się gwiazd. Taka obserwacja jest możliwa dzięki specyficznej orientacji płaszczyzny orbity gwiazd w stosunku do linii patrzenia obserwatora. Układ wizualnie podwójny - Układ, w którym gwiazdy są wystarczająco daleko od siebie, by były widziane z Ziemi przez teleskop jako dwa oddzielne źródła światła.
1
Ćwiczenie 4
Rozpatrujemy podwójny układ gwiazd. Obie krążą po kołowych orbitach, o różnych promieniach, wokół wspólnego środka masy (punkt S). Na schemacie pokazano wektory położeń gwiazd i , które tworzą kąt . Każdemu opisowi wartości kąta przyporządkuj jeden z trzech symboli { K – koniecznie / M – możliwe / N – niemożliwe }.
RLFtVtDiXSE66
R111TXk7GXuQI
Przypomnij sobie, jaka jest podstawowa właściwość położenia środka masy układu dwóch ciał.
R12C55Kr4rmsr
Ćwiczenie 4
2
Ćwiczenie 5
Rozpatrujemy podwójny układ gwiazd. Jedna z nich krąży z prędkością vIndeks dolny 11 po orbicie kołowej o promieniu rIndeks dolny 11 wokół wspólnego środka masy (punkt S). Druga gwiazda także krąży po orbicie kołowej, o promieniu rIndeks dolny 22, o wspólnym środku z pierwszą, co pokazano na schemacie.
R1564wrMA24py
Na podstawie podanych informacjach wskaż właściwe uzupełnienia czterech poniższych zdań:
RlfnER0KpZLlh
R2kh8GfuaZQlK
Wspólny tekst do ćwiczeń 6‑10.
Atmosfera gwiazdy, gdy jest rozgrzana do temperatury rzędu 3‑4 tysięcy kelwinów, emituje światło z całego zakresu widzialnej części widma fal elektromagnetycznych. Jest to widmo ciągłe – obecne są w nim fale o wszystkich częstotliwościach widzialnych. Zależnie od wielu czynników (m. in. skład chemiczny gwiazdy, budowa i rozkład temperatury poszczególnych części jej atmosfery) zauważamy wzmocnienie intensywności świecenia w niektórych częstotliwościach. Są to tzw. linie widmowe, charakterystyczne dla atomów określonych pierwiastków (także dla cząsteczek) świecących w atmosferze gwiazdy.
Na poniższym schemacie przedstawiono rozszczepienie w pryzmacie światła pochodzącego od hipotetycznej gwiazdy (Doppler nadałby jej zapewne imię Matylda). W gorącej atmosferze Matyldy znajduje się wyłącznie atomowy wodór. Na ekranie uzyskano ciągłe widmo widzialne, w zakresie długości fal od niecałych 400 nm (kraniec fioletowy) do nieco ponad 750 nm (kraniec czerwony).
R1eewPeHesh0h
Przedstawiono rozszczepienie w pryzmacie światła pochodzącego od hipotetycznej gwiazdy (Doppler nadałby jej zapewne imię Matylda). W gorącej atmosferze Matyldy znajduje się wyłącznie atomowy wodór. Na ekranie uzyskano ciągłe widmo widzialne, w zakresie długości fal od niecałych 400 nm (kraniec fioletowy) do nieco ponad 750 nm (kraniec czerwony).
Na tle widma ciągłego pokazane są trzy linie, charakterystyczne dla atomowego wodoru, znane od połowy XIX w.
RKIK2QS90PQyi2
Ćwiczenie 6
R1GZxrKtqPZMI
Ćwiczenie 6
Gwiazda Matylda jest składnikiem układu podwójnego. Płaszczyzna jej orbity zawiera w sobie kierunek obserwacji. Orbitę gwiazdy wokół środka masy S podzielono na cztery fazy, ponumerowane na schemacie cyframi rzymskimi.
RJs264H28Zqp6
Regularna obserwacja linii HIndeks dolny αalfa Indeks dolny koniecαalfa pokazuje, że okresowo zmienia się jej długość fali. W tym cyklu wyróżniamy trzy wartości:
λlambdaIndeks dolny 00 = 656,30 nm; jest to długość fali linii HIndeks dolny αalfa Indeks dolny koniecαalfa atomowego wodoru, którą obserwujemy w warunkach ziemskich.
λlambdaIndeks dolny gg = 656,47 nm; największa długość fali linii HIndeks dolny αalfa Indeks dolny koniecαalfa, rejestrowana w tej obserwacji.
λlambdaIndeks dolny dd = 656,17 nm; najmniejsza długość fali linii HIndeks dolny αalfa Indeks dolny koniecαalfa, rejestrowana w tej obserwacji.
R1ZtYzt3KROSA
Cykl zmian długości fali linii HIndeks dolny αalfa Indeks dolny koniecαalfa można podzielić na cztery fazy, oznaczane literami A, B, C i D. Zaczynając od wartości λlambdaIndeks dolny 00 linia ta przemieszcza się najpierw w kierunku fal coraz dłuższych (faza A).
R11nOjD6IAWnM
Po kilkunastu dniach długość fali światła tej linii osiąga największą wartość λlambdaIndeks dolny gg. Przez kolejne kilkanaście dni długość fali maleje (faza B), aż osiągnie wartość λlambdaIndeks dolny 00.
RakdmshxMpTRn
Długość fali maleje przez kolejne kilkanaście dni (faza C), aż do osiągnięcia najkrótszej wartości λlambdaIndeks dolny dd.
RrdSg5bjIOrW7
Cykl zamknie się po kolejnych kilkunastu dniach (faza D), gdy długość fali ponownie zrówna się z wartością λlambdaIndeks dolny 00.
R1UIktS7RxtfO
R6cmqnXfKD3Fh2
Ćwiczenie 7
Przyporządkuj poszczególnym fazom przesuwania się linii Hα na ekranie spektrometru właściwe fazy ruchu orbitalnego gwiazdy Matyldy. A Możliwe odpowiedzi: 1. II, 2. I, 3. IV, 4. III B Możliwe odpowiedzi: 1. II, 2. I, 3. IV, 4. III C Możliwe odpowiedzi: 1. II, 2. I, 3. IV, 4. III D Możliwe odpowiedzi: 1. II, 2. I, 3. IV, 4. III
Przyporządkuj poszczególnym fazom przesuwania się linii Hα na ekranie spektrometru właściwe fazy ruchu orbitalnego gwiazdy Matyldy. A Możliwe odpowiedzi: 1. II, 2. I, 3. IV, 4. III B Możliwe odpowiedzi: 1. II, 2. I, 3. IV, 4. III C Możliwe odpowiedzi: 1. II, 2. I, 3. IV, 4. III D Możliwe odpowiedzi: 1. II, 2. I, 3. IV, 4. III
Przyporządkuj poszczególnym fazom przesuwania się linii Hα na ekranie spektrometru właściwe fazy ruchu orbitalnego gwiazdy Matyldy.
III, II, I, IV
A
B
C
D
RRXOh8Luy2jb6
Ćwiczenie 7
31
Ćwiczenie 8
Określ kierunek i zwrot oraz oblicz wartość prędkości gwiazdy Matyldy względem obserwatora w chwili, gdy wysyłane przez nią światło zawiera linię HIndeks dolny αalfa Indeks dolny koniecαalfa o długości fali λlambdaIndeks dolny dd. Opisz swoje rozumowanie i wpisz wyniki w przygotowane pole a następnie porównaj z odpowiedzią wzorcową.
Skoro wskutek zjawiska Dopplera zmalała długość fali światła, to wzrosła jego częstotliwość. Taka zmiana następuje przy zbliżaniu źródła do obserwatora. Co oznacza, że długość fali osiągnęła najmniejszą możliwą wartość?
Gwiazda orbituje po okręgu z prędkością o stałej wartości v. Jednak prędkość , z jaką zbliża się do obserwatora, nie ma stałej wartości. Prędkość jest bowiem składową prędkości w kierunku obserwatora.
Wartości obu wektorów spełniają nierówność ≤ v. Wartości te są równe, gdy oba wektory, oraz , są równoległe. Tak więc najsilniejsze przesunięcie linii HIndeks dolny αalfa Indeks dolny koniecαalfa ku fioletowi obserwujemy, gdy prędkość ma kierunek i zwrot „prosto ku obserwatorowi”. Sytuacja taka ma miejsce na pograniczu faz oznaczonych jako I i IV na schemacie ruchu gwiazdy.
Wartość v można obliczyć ze związku opisującego efektu Dopplera:
w którym c jest prędkością światła, fIndeks dolny 00 jest częstotliwością światła w linii HIndeks dolny αalfa Indeks dolny koniecαalfa emitowanego przez gwiazdę, zaś f’ jest częstotliwością tej samej linii, rejestrowaną przez obserwatora, do którego gwiazda się zbliża. To samo równanie, zapisane za pomocą długości fali (dla próżni) pozwala wyznaczyć wartość v:
Długości fali zostały wstawione do równania w nanometrach, a uzyskany stosunek jest wielkością bezwymiarową. Jeśli przyjmiemy wartość c = 3·10Indeks górny 55, to v ≈ 59,4 .
31
Ćwiczenie 9
Linia HIndeks dolny αalfa Indeks dolny koniecαalfa przesuwa się ku fioletowi maksymalnie o 0,13 nm. Zbadaj, czy maksymalne przesunięcie ku fioletowi linii HIndeks dolny βbeta Indeks dolny koniecβbeta oraz HIndeks dolny γgamma Indeks dolny koniecγgamma jest takie samo, większe czy mniejsze. Opisz swoje rozumowanie i wpisz rozstrzygnięcie w przygotowane pole a następnie porównaj z odpowiedzią wzorcową.
Możesz obliczyć przesunięcia ku fioletowi każdej z dwóch linii oddzielnie i porównać wyniki liczbowe z przesunięciem linii HIndeks dolny αalfa Indeks dolny koniecαalfa. Spróbuj jednak odpowiednio przekształcić matematyczny związek opisujący efekt Dopplera. Uzyskaj ogólne wyrażenie na różnicę ‘λlambdaIndeks dolny oo - λlambdaIndeks dolny dd’ i przeanalizuj je.
Przekształćmy związek (wykorzystany w ćw. 8.), opisujący wzrost częstotliwości wskutek zbliżania się źródła światła do obserwatora. Zastosujmy te same oznaczenia.
(dalej: wykorzystujemy związek λlambda·f = c)
(dalej: dzielimy obie strony przez c oraz mnożymy przez iloczyn
λlambdaIndeks dolny 00·λlambdaIndeks dolny dd)
(dalej: odejmujemy od obu stron długość fali λlambdaIndeks dolny dd, wykonując mnożenie po prawej stronie)
(dalej: wykorzystujemy fakt, że równanie (3) pozwala zapisać ) i otrzymujemy:
Ostatnie równanie pokazuje, że przesunięcie ku fioletowi długości fali zależy nie tylko od wartości prędkości v, ale także od samej wartości λlambdaIndeks dolny 00. Oznacza to, że im krótsza jest długość fali emitowanej przez gwiazdę, tym mniejsze będzie jej przesunięcie ku fioletowi. Tak właśnie jest w przypadku linii HIndeks dolny βbeta Indeks dolny koniecβbeta i HIndeks dolny γgamma Indeks dolny koniecγgamma.
31
Ćwiczenie 10
Przyjmij, że dla drugiego składnika układu podwójnego można przeprowadzić analogiczne obserwacji i obliczenia. Znane są wówczas: okres obiegu T każdej z gwiazd wokół środka masy oraz prędkości liniowe vIndeks dolny 11 i vIndeks dolny 22 każdej z nich w jej ruchu po okręgu. Opisz postępowanie prowadzące ku porównaniu mas mIndeks dolny 11 i mIndeks dolny 22 składników układu oraz ku wyznaczeniu wartości tych mas. Wpisz swoją odpowiedź w przygotowane pole. Porównaj ją następnie z odpowiedzią wzorcową.
Nie musisz podawać wzorów, choć możesz. Zacznij od wypowiedzi: znajomość okresu obiegu oraz prędkości liniowej w ruchu po okręgu pozwala wyznaczyć promień obiegu.
Siła przyciągania grawitacyjnego pełni, dla każdej gwiazdy oddzielnie, rolę siły dośrodkowej w jej ruchu po okręgu.
1. Znajomość okresu obiegu oraz prędkości liniowej w ruchu po okręgu pozwala wyznaczyć promień obiegu. Możemy więc znać rIndeks dolny 11 oraz rIndeks dolny 22 – promienie obiegu każdej z gwiazd.
2. Stosunek promieni obiegu jest równy odwrotnemu stosunkowi mas gwiazd. Potrafimy więc stwierdzić ile razy mIndeks dolny 11 jest większe (lub mniejsze) od mIndeks dolny 22.
3. Znając promień obiegu każdej gwiazdy, znamy także odległość d dzielącą te gwiazdy.
4. Możemy porównać wymaganą siłę dośrodkową, by gwiazda pierwsza poruszała się po okręgu z dostępną siłą grawitacji. W powstałym równaniu znamy wszystkie wielkości prócz masy mIndeks dolny 22, którą w ten sposób możemy wyznaczyć. Analogicznie postępując, wyznaczymy masę mIndeks dolny 11.
5. Uzupełnienie. W punkcie 4. uzyskuje się równania: