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Astronomie

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Une étoile dans la région formant du Grand Nuage de Magellan, une galaxie irrégulière.
Un géant Hubble mosaïque de la nébuleuse du Crabe , un vestige de supernova

L'astronomie est une sciences naturelles qui se occupe de l'étude des (objets célestes tels que lunes, planètes , étoiles , nébuleuses et galaxies ); la physique, la chimie, et l'évolution de ces objets; et les phénomènes provenant de l'extérieur du climat de la Terre (comme les explosions de supernovae , sursauts gamma, et rayonnement de fond cosmique ). Un sujet connexe mais distinct, la cosmologie , est concerné par l'étude de l' univers dans son ensemble.

L'astronomie est l'une des sciences les plus anciennes. Cultures préhistoriques ont laissé derrière objets astronomiques tels que la Monuments égyptiens et Monuments de Nubie, et les premières civilisations comme la Babyloniens, Grecs, Chinois, Les Indiens, les Iraniens et Maya effectuée observations méthodiques de la ciel nocturne. Cependant, l'invention du télescope a été nécessaire avant que l'astronomie a été en mesure de se développer en une science moderne. Disciplines Historiquement, l'astronomie a inclus aussi divers que astrométrie, navigation céleste, astronomie d'observation, et la prise de calendriers, mais astronomie professionnelle est aujourd'hui souvent considérés comme synonyme de l'astrophysique .

Pendant le 20ème siècle, le domaine de l'astronomie professionnelle divisé en branches d'observation et théoriques. Astronomie observationnelle est axée sur l'acquisition de données à partir d'observations d'objets astronomiques, qui est ensuite analysé en utilisant les principes de base de la physique. Astronomie théorique est orientée vers le développement de modèles informatiques ou analytiques pour décrire des objets et des phénomènes astronomiques. Les deux domaines se complètent mutuellement, à l'astronomie théorique cherchant à expliquer les résultats d'observation, et des observations utilisées pour confirmer les résultats théoriques.

Les astronomes amateurs ont contribué à de nombreuses découvertes astronomiques importants, et l'astronomie est l'une des rares sciences où les amateurs peuvent encore jouer un rôle actif, en particulier dans la découverte et l'observation de transitoire phénomènes.

Astronomie est de ne pas être confondu avec l'astrologie , le système de croyance qui prétend que les affaires humaines sont corrélées avec les positions des objets célestes. Bien que le deux domaines partagent une origine commune, ils sont maintenant tout à fait distincte.

Lexicologie

Le mot astronomie (du grec astron mots ( ἄστρον), "star" et -nomy du nomos ( νόμος), «loi» ou «culture») signifie littéralement «loi des étoiles" (ou "la culture des étoiles" selon la traduction).

Emploi des termes "l'astronomie» et «l'astrophysique"

Généralement, soit le terme «astronomie» ou «l'astrophysique" peut être utilisé pour se référer à ce sujet. Basé sur les définitions du dictionnaire strictes, "astronomie" se réfère à «l'étude des objets et de la matière hors de l'atmosphère de la Terre et de leurs propriétés physiques et chimiques" et "astrophysique" se réfère à la branche de l'astronomie traiter avec "le comportement, les propriétés physiques, et processus dynamiques des objets et phénomènes célestes ". Dans certains cas, comme dans l'introduction du manuel d'introduction l'univers physique par Frank Shu, "astronomie" peut être utilisé pour décrire l'étude qualitative du sujet, alors que "l'astrophysique» est utilisé pour décrire la version orientée physique du sujet. Toutefois, puisque la plupart des offres de recherche astronomiques modernes avec des sujets liés à la physique, l'astronomie moderne pourrait en fait être appelé astrophysique. Peu de domaines, tels que l'astrométrie, sont purement plutôt que l'astronomie aussi astrophysique. Divers ministères dans lequel les scientifiques d'effectuer des recherches sur ce sujet peut utiliser "l'astronomie» et «astrophysique," en partie en fonction si le ministère est historiquement affilié à un département de physique, et de nombreux astronomes professionnels ont la physique plutôt que degrés d'astronomie. L'une des principales revues scientifiques dans le domaine est la revue européenne nommée Astronomy and Astrophysics. Les journaux américains sont leaders Astrophysical Journal et Le Astronomical Journal.

Histoire

Une carte céleste du 17ème siècle, par le cartographe néerlandais Frederik de Wit.

Dans les premiers temps, l'astronomie ne comprenait que l'observation et les prévisions des mouvements d'objets visibles à l'œil nu. Dans certains endroits, comme Stonehenge , les premières cultures assemblés artefacts massives qui avaient peut-être un but astronomique. En plus de leurs utilisations rituelles, ces observatoires pourraient être utilisés pour déterminer les saisons, un facteur important de savoir quand planter des cultures, ainsi que dans la compréhension de la longueur de l'année.

Avant outils tels que le télescope ont été inventés, des premières études des étoiles devait être menée à partir des seuls points de vue disponibles, à savoir les grands bâtiments et un terrain élevé en utilisant l'œil nu. Comme les civilisations développées, notamment dans Mésopotamie, Chine, Egypte, Grèce, L'Inde et l'Amérique centrale , les observatoires astronomiques ont été assemblés, et des idées sur la nature de l'univers ont commencé à être explorées. La plupart de l'astronomie tôt fait consistait à cartographier les positions des étoiles et des planètes, une science appelle maintenant astrométrie. A partir de ces observations, les premières idées sur les mouvements des planètes se sont formées, et de la nature du Soleil, la Lune et la Terre dans l'univers ont été explorées philosophiquement. La Terre a été considéré comme le centre de l'univers avec le Soleil, la Lune et les étoiles en rotation autour d'elle. Ceci est connu comme la modèle géocentrique de l'univers, ou Système de Ptolémée, nommé d'après Ptolémée .

Un développement précoce particulièrement important était le début de l'astronomie mathématique et scientifique, qui a commencé parmi les les Babyloniens, qui a jeté les bases pour les traditions astronomiques ultérieures qui se sont développées dans de nombreuses autres civilisations. Le Babyloniens découvert que les éclipses lunaires ont récidivé dans un cycle répétitif connu comme un saros.

Équatoriale grec cadran soleil, Alexandrie, sur la Oxus, aujourd'hui l'Afghanistan 3e-2e siècle avant notre ère.

Après les Babyloniens, des avancées significatives dans l'astronomie ont été faites dans la Grèce antique et de la Monde hellénistique. Astronomie grecque est caractérisée dès le début par la recherche, une explication physique rationnelle des phénomènes célestes. Dans le 3ème siècle avant JC, Aristarque de Samos calcule la taille de la Terre, et mesuré la taille et la distance de la Lune et du Soleil, et a été le premier à proposer un héliocentrique modèle du système solaire. Dans le 2ème siècle avant JC, Hipparque découvert précession, a calculé la taille et la distance de la Lune et inventé les appareils astronomiques connus les plus anciens comme le astrolabe. Hipparque a également créé un catalogue complet de 1020 étoiles, et la plupart des constellations de l'hémisphère Nord découlent de l'astronomie grecque. Le Anticythère mécanisme (c. 150 à 80 avant JC) était un début ordinateur analogique conçu pour calculer l'emplacement du Soleil , Lune et planètes pour une date donnée. Artefacts technologiques d'une complexité similaire ne réapparaissent jusqu'au 14ème siècle, quand mécanique horloges astronomiques apparus dans l'Europe .

Pendant le Moyen Age, l'astronomie était surtout stagnante dans médiévale Europe, au moins jusqu'à ce que le 13ème siècle. Cependant, l'astronomie a prospéré dans le monde islamique et d'autres parties du monde. Cela a conduit à l'apparition de la première astronomique observatoires dans le Monde musulman par le début du 9ème siècle. En 964, la galaxie d'Andromède , la plus grande galaxie dans le Groupe local, contenant la Voie Lactée , a été découvert par l'astronome persan Azophi et décrite d'abord dans son Livre des étoiles fixes. Le SN 1006 supernova , la plus brillante magnitude apparente événement stellaire dans l'histoire, a été observé par l'astronome arabe égyptien Ali ibn Ridwan et Astronomes chinois en 1006. Certains des astronomes islamiques (la plupart du temps persans et arabes) de premier plan qui ont fait d'importantes contributions à la science comprennent Al-Battani, Thebit, Azophi, Albumasar, Biruni, Arzachel, Al-Birjandi, et les astronomes de la Maragheh et Observatoires Samarkand. Les astronomes pendant ce temps introduit de nombreuses Noms arabes utilisés maintenant étoiles individuelles. On croit aussi que les ruines de Grand Zimbabwe et Tombouctou peuvent avoir logé un observatoire astronomique. Européens avaient cru auparavant qu'il n'y avait pas eu d'observation astronomique en pré-coloniale Moyen Age Afrique sub-saharienne , mais les découvertes modernes démontrer le contraire.

Révolution scientifique

Galileo croquis et observations de la s ' Lune révélé que la surface était montagneuse.

Pendant la Renaissance , Nicolas Copernic a proposé un modèle héliocentrique du système solaire . Son travail a été défendu, est complétée par, et corrigé par Galileo Galilei et Johannes Kepler . Galileo a innové en utilisant des télescopes à renforcer ses observations.

Kepler fut le premier à concevoir un système qui décrit correctement les détails du mouvement des planètes avec le Soleil au centre. Cependant, Kepler n'a pas réussi à formuler une théorie derrière les lois qu'il a écrit vers le bas. Il a été laissé à de Newton l'invention de dynamique céleste et sa loi de la gravitation pour enfin expliquer les mouvements des planètes. Newton a également développé le reflétant télescope.

D'autres découvertes en parallèle l'amélioration de la taille et la qualité du télescope. Plus vastes catalogues d'étoiles ont été produites par Lacaille. L'astronome William Herschel a fait un catalogue détaillé de la nébulosité et des grappes, et en 1781 a découvert la planète Uranus , la première nouvelle planète trouvé. La distance d'une étoile a été annoncé la première fois en 1838 lorsque le de parallaxe 61 Cygni a été mesurée par Friedrich Bessel.

Pendant les siècles 18-19, attention à la problème de trois corps par Euler , Clairaut, et D'Alembert a conduit à des prévisions plus précises sur les mouvements de la Lune et des planètes. Ce travail a été affinée par Lagrange et Laplace , permettant aux masses des planètes et des lunes à être estimées à partir de leurs perturbations.

Des avancées significatives en astronomie sont venus environ avec l'introduction de nouvelles technologies, y compris le spectroscope et la photographie . Fraunhofer a découvert environ 600 bandes dans le spectre du Soleil en 1814-1815, qui, en 1859, Kirchhoff attribuée à la présence de différents éléments. Étoiles ont été prouvés être similaire à Sun propre de la Terre, mais avec une large gamme de températures , des masses et tailles.

L'existence de la galaxie de la Terre, la Voie Lactée , comme un groupe distinct des étoiles, a été seulement prouvé dans le 20e siècle, avec l'existence de galaxies "externes", et peu après, l'expansion de l' Univers , vu dans la récession de la plupart des galaxies de nous. L'astronomie moderne a également découvert de nombreux objets exotiques tels que quasars, pulsars, blazars, et galaxies de radio, et a utilisé ces observations pour développer des théories physiques qui décrivent certains de ces objets en termes d'objets tout aussi exotiques tels que les trous noirs et les étoiles à neutrons. Cosmologie physique fait d'énormes progrès au cours du 20e siècle, avec le modèle de la Big Bang fortement soutenue par les preuves fournies par l'astronomie et de la physique, comme le fond diffus cosmologique rayonnement , la loi de Hubble , et abondances d'éléments cosmologiques. Les télescopes spatiaux ont permis des mesures dans certaines parties du spectre électromagnétique normalement bloqué ou brouillé par l'atmosphère.

Astronomie observationnelle

En astronomie, la principale source d'informations sur corps célestes et autres objets est visible la lumière ou plus généralement un rayonnement électromagnétique . Astronomie d'observation peut être divisée selon la région observée de la spectre électromagnétique. Certaines parties du spectre peuvent être observées à partir de la terre la surface de, tandis que d'autres ne sont observables à partir soit haute altitude ou l'espace. Des informations spécifiques sur ces sous-champs est donnée ci-dessous.

La radioastronomie

Le Very Large Array Nouveau-Mexique, un exemple d'un radiotélescope

La radioastronomie étudie rayonnement avec des longueurs d'onde supérieure à environ un millimètre. La radioastronomie est différent de la plupart des autres formes d'astronomie d'observation en ce que la observé les ondes radio peuvent être traités comme des vagues plutôt que discrets photons . Par conséquent, il est relativement facile de mesurer à la fois la amplitude et la phase des ondes radio, alors que ce ne est pas aussi facilement fait à des longueurs d'onde plus courtes.

Bien que certains ondes radio sont produits par des objets astronomiques dans la forme de émission thermique, la plupart des émissions de radio qui est observée depuis la Terre est considéré sous la forme de le rayonnement synchrotron, qui est produite lorsque les électrons oscillent autour des champs magnétiques. En outre, un certain nombre de raies spectrales produites par gaz interstellaire, notamment l' hydrogène ligne spectrale à 21 cm, sont observables aux longueurs d'onde radio.

Une grande variété d'objets sont observables aux longueurs d'onde de radio, y compris les supernovae , gaz interstellaire, pulsars, et noyaux actifs de galaxies.

L'astronomie infrarouge

Astronomie infrarouge traite de la détection et l'analyse des rayonnement infrarouge (longueurs d'onde plus longues que la lumière rouge). Sauf à longueurs d'onde proches à la lumière visible, le rayonnement infrarouge est fortement absorbés par l'atmosphère, et l'atmosphère produit l'émission infrarouge significative. Par conséquent, les observatoires infrarouges doivent être situés dans des endroits élevés, secs ou dans l'espace. Le spectre infrarouge est utile pour étudier les objets qui sont trop froid pour émettre de la lumière visible, comme les planètes et disques circumstellaires. Plus longueurs d'onde infrarouges peuvent également pénétrer les nuages de poussière qui bloquent la lumière visible, permettant l'observation des étoiles jeunes dans nuages moléculaires et les noyaux de galaxies. Certaines molécules rayonnent fortement dans l'infrarouge. Ceci peut être utilisé pour étudier la chimie dans l'espace; Plus précisément, il peut détecter l'eau dans les comètes.

Astronomie optique

Le Télescope Subaru (à gauche) et Observatoire Keck (centre) sur Mauna Kea, deux exemples d'un observatoire qui fonctionne à des longueurs d'onde proche infrarouge et visible. Le Infrared Telescope Facility de la NASA (à droite) est un exemple d'un télescope qui ne fonctionne que dans le proche infrarouge.

Historiquement, l'astronomie optique, également appelé l'astronomie de la lumière visible, est la plus ancienne forme de l'astronomie. Images optiques ont été à l'origine dessinée à la main. Dans la fin du 19e siècle et la plupart du 20e siècle, les images ont été faites en utilisant un équipement photographique. Images modernes sont fabriqués en utilisant des détecteurs numériques, en particulier en utilisant des détecteurs dispositifs à couplage de charge (CCD). Bien que la lumière visible se étend d'environ 4000 Å à 7000 Å (400 nm à 700 nm), le même équipement utilisé à ces longueurs d'onde est également utilisé pour observer certaines proche ultraviolet et rayonnement proche de l'infrarouge.

Astronomie dans l'ultraviolet

Astronomie dans l'ultraviolet est généralement utilisé pour désigner les observations au ultraviolets longueurs d'onde comprise entre environ 100 et 3200 Å (10 à 320 nm). Lumière à ces longueurs d'onde est absorbée par l'atmosphère de la Terre, afin observations à ces longueurs d'onde doivent être effectuées à partir de la haute atmosphère et de l'espace. Astronomie Ultraviolet est le mieux adapté à l'étude du rayonnement thermique et les lignes spectrales d'émission de bleu chaudes étoiles ( étoiles OB) qui sont très lumineux dans cette bande d'onde. Cela inclut les étoiles bleues dans d'autres galaxies, qui ont été la cible de plusieurs enquêtes ultraviolets. Autres objets couramment observées en lumière ultraviolette comprennent les nébuleuses planétaires , restes de supernovae, et noyaux actifs de galaxies. Cependant, comme la lumière ultraviolette est facilement absorbé par la poussière interstellaire, un ajustement approprié de mesures ultraviolets est nécessaire.

L'astronomie des rayons X

L'astronomie des rayons X est l'étude des objets astronomiques à Longueurs d'onde X-ray. Typiquement, les objets émettent un rayonnement à rayons X émission synchrotron (produite par les électrons oscillent autour des lignes de champ magnétique), émission thermique des gaz minces ci-dessus 10 sept (10.000.000) kelvins , et émission thermique de gaz d'épaisseur supérieure à 10 7 Kelvin. Comme les rayons X sont absorbés par l' atmosphère de la Terre , toutes les observations de rayons X doivent être effectuées à partir ballons à haute altitude, fusées, ou engin spatial. Notable Sources de rayons X comprennent Binaires X, pulsars, restes de supernovae, galaxies elliptiques, amas de galaxies, et noyaux actifs de galaxies.

Selon le site officiel de la NASA, les rayons X ont été observés et documentés en 1895 par Wilhelm Conrad Röntgen, un Allemand scientifique qui les a trouvés par hasard lors de l'expérimentation avec des tubes à vide. Grâce à une série d'expériences, y compris l'infâme radiographie il a pris de la main de sa femme avec un anneau de mariage sur elle, Röntgen a pu découvrir les éléments de début de rayonnement. Le «X», en fait, tient sa propre signification, car elle représente l'incapacité de Röntgen à identifier exactement ce type de rayonnement que ce était.

Astronomie gamma

Astronomie gamma ray est l'étude des objets astronomiques à des longueurs d'onde les plus courtes du spectre électromagnétique. Les rayons gamma peuvent être observés directement par des satellites tels que le Compton Gamma Ray Observatory ou par des télescopes spécialisés appelés télescopes Cherenkov atmosphérique. Les télescopes Cherenkov ne fait détectent pas les rayons gamma directement, mais au lieu de détecter les éclairs de lumière visible produite lorsque les rayons gamma sont absorbés par l'atmosphère de la Terre.

Plus gamma-ray sources émettrices sont en fait sursauts gamma, des objets qui ne produisent que des rayons gamma pendant quelques millisecondes à des milliers de secondes avant de disparaître. Seulement 10% des sources de rayons gamma sont des sources non transitoires. Ces émetteurs gamma stables comprennent pulsars, étoiles à neutrons et trous noirs candidats tels que les noyaux galactiques actifs.

Les champs ne reposent pas sur le spectre électromagnétique

En plus de rayonnement électromagnétique, quelques autres événements provenant de grandes distances peuvent être observés à partir de la Terre.

En l'astronomie des neutrinos, les astronomes utilisent spéciale installations souterraines telles que SAGE, GALLEX, et Kamioka II / III pour détecter neutrinos. Ces neutrinos proviennent principalement de la Sun mais aussi de supernovae . Les rayons cosmiques, qui se composent de particules de très haute énergie qui peut être absorbée ou se désintègrent quand ils entrent dans l'atmosphère de la Terre, se traduire par une cascade de particules qui peuvent être détectées par des observatoires actuels. En outre, certains des futurs détecteurs de neutrinos peuvent aussi être sensibles aux particules produites lorsque les rayons cosmiques frappent l'atmosphère de la Terre. Astronomie onde gravitationnelle est un nouveau domaine émergent de l'astronomie qui vise à utiliser détecteurs d'ondes gravitationnelles de recueillir des données d'observation sur les objets compacts. Quelques observatoires ont été construits, tels que l'Observatoire Laser Interferometer Gravitational LIGO, mais ondes gravitationnelles sont extrêmement difficiles à détecter.

Astronomes planétaires ont directement observé beaucoup de ces phénomènes à travers les satellites et retour d'échantillons missions. Ces observations comprennent des missions fly-by avec capteurs à distance, des véhicules de débarquement qui peuvent effectuer des expériences sur les matériaux de surface, percuteurs qui permettent télédétection de matériel enterré, et des missions de retour d'échantillons qui permettent un examen de laboratoire directe.

Gamma Ray ou sursauts gamma peuvent être ou ont été détectés en provenance de pulsars.

Astrométrie et la mécanique céleste

Un des plus anciens domaines de l'astronomie, et de toute la science, est la mesure de la position des objets célestes. Historiquement, la connaissance précise des positions de soleil, la lune, les planètes et les étoiles a été essentiel dans navigation céleste et dans la fabrication de calendriers.

Mesure minutieuse des positions des planètes a conduit à une solide compréhension de gravitation perturbations, et une capacité à déterminer les positions passées et futures des planètes avec une grande précision, un terrain connu sous le nom la mécanique céleste. Plus récemment, le suivi des objets géocroiseurs permettra prédictions de rencontres rapprochées, et les risques de collision avec la Terre.

La mesure de parallaxe stellaire des étoiles proches fournit une base fondamentale dans la Mesure des distances en astronomie qui est utilisé pour mesurer l'ampleur de l'univers. Mesures de parallaxe des étoiles voisines fournissent une référence absolue pour les propriétés des étoiles plus lointaines, parce que leurs propriétés peuvent être comparés. Les mesures de vitesse radiale et mouvement propre montrent les cinématiques de ces systèmes à travers la galaxie, la Voie Lactée. Astrometric résultats sont également utilisés pour mesurer la distribution de la matière noire dans la galaxie.

Durant les années 1990, la technique de mesure de la astrométrique oscillation était stellaire utilisé pour détecter les grandes planètes extrasolaires orbitant autour d'étoiles proches.

Astronomie théorique

Astronomes théoriques utilisent une grande variété d'outils qui comprennent des modèles analytiques (par exemple, polytropes rapprochant les comportements d'une étoile ) et calcul simulations numériques. Chacun a certains avantages. Les modèles analytiques d'un processus sont généralement mieux pour donner un aperçu dans le cœur de ce qui se passe. Les modèles numériques peuvent révéler l'existence de phénomènes et des effets qui ne seraient autrement pas être vu.

Les théoriciens de l'astronomie se efforcent de créer des modèles théoriques et de déterminer les conséquences d'observation de ces modèles. Cela permet observateurs regardent pour les données qui peuvent réfuter un modèle ou aider à choisir entre plusieurs modèles alternatifs ou contradictoires.

Théoriciens tentent également de générer ou modifier les modèles pour tenir compte des nouvelles données. Dans le cas d'incompatibilité, la tendance générale est d'essayer de faire un minimum de modifications au modèle pour ajuster les données. Dans certains cas, une grande quantité de données incohérentes dans le temps peut conduire à l'abandon total d'un modèle.

Sujets étudiés par les astronomes théoriques comprennent: la dynamique stellaire et évolution; la formation des galaxies; la structure à grande échelle de la matière dans l' Univers ; origine rayons cosmiques; la relativité générale et la cosmologie physique , y compris la chaîne et la cosmologie la physique des astroparticules. Relativité Astrophysical sert comme un outil pour mesurer les propriétés de grandes structures pour lesquelles la gravitation joue un rôle important dans les phénomènes physiques d'une enquête et que la base de trou noir (astro) physique et l'étude des ondes gravitationnelles.

Certaines théories et des modèles communément admis et étudiés en astronomie, désormais inclus dans le Modèle Lambda-CDM sont les Big Bang , l'inflation cosmique , la matière noire , et les théories fondamentales de la physique .

Quelques exemples de ce processus:

Processus physique Outil expérimental Modèle théorique Explique / prédit
Gravitation Les radiotélescopes Système d'auto-gravitant Emergence d'un système d'étoiles
La fusion nucléaire Spectroscopie L'évolution stellaire Comment les étoiles brillent et comment métaux formés
Le Big Bang Télescope spatial Hubble , COBE Univers en expansion Âge de l'Univers
Les fluctuations quantiques L'inflation cosmique Problème de la platitude
Effondrement gravitationnel L'astronomie des rayons X La relativité générale Les trous noirs au centre de galaxie d'Andromède
Cycle CNO en étoiles La principale source d'énergie pour étoile massive.

La matière noire et énergie sombre sont les principaux sujets actuels en astronomie, que leur découverte et de controverse origine lors de l'étude des galaxies.

Sous-champs spécifiques

L'astronomie solaire

À une distance d'environ huit minutes-lumière, l'étoile la plus fréquemment étudiée est le Soleil, une séquence principale typique étoile naine de stellaire classe G2 V, et environ 4,6 vieille Gyr. Le Soleil ne est pas considéré comme un étoile variable, mais il ne subit des changements périodiques de l'activité connue sous le cycle des taches solaires . Ce est une fluctuation de 11 ans en nombre de taches solaires. Les taches solaires sont des régions de températures inférieurs à la moyenne qui sont associés à l'activité magnétique intense.

Le Sun a augmenté régulièrement de luminosité au cours de sa vie, en hausse de 40% depuis qu'il est devenu une étoile de la séquence principale. Le Sun a également subi des changements périodiques de luminosité qui peuvent avoir un impact significatif sur la Terre. Le minimum de Maunder , par exemple, est soupçonné d'avoir causé le Petit Age Glaciaire phénomène pendant les Moyen Age .

La surface extérieure visible du Soleil se appelle la photosphère. Au-dessus de cette couche mince est une région connue sous le nom chromosphère. Il est entouré par une région de transition de l'accroissement rapide des températures, puis par le surchauffée corona.

Au centre du soleil est la région de base, un volume de température et de pression suffisantes pour la fusion nucléaire se produise. Au-dessus du noyau est le zone de rayonnement, où le plasma transporte le flux d'énergie par rayonnement. Les couches externes forment une zone de convection où le matériau de transport de gaz principalement l'énergie par le déplacement physique du gaz. On pense que cette zone de convection crée l'activité magnétique qui génère des taches solaires.

Un vent solaire de particules de plasma flux constamment vers l'extérieur depuis le Soleil jusqu'à la héliopause. Ce vent solaire interagit avec le magnétosphère de la Terre pour créer le Van Allen ceintures de rayonnement, ainsi que la aurora où les lignes de la Le champ magnétique de la Terre descendent dans la atmosphère .

Science planétaire

Ce champ astronomique examine l'assemblage de planètes , lunes, planètes naines, comètes , astéroïdes et d'autres organismes orbite autour du Soleil, ainsi que des planètes extrasolaires. Le système solaire a été relativement bien étudiée, d'abord à travers les télescopes et puis plus tard par des engins spatiaux. Cela a fourni une bonne compréhension globale de la formation et l'évolution de ce système planétaire, bien que de nombreuses nouvelles découvertes sont encore en cours.

La tache noire au sommet est une dust devil escaladant un mur de cratère sur Mars . Ce mouvement, tourbillonnant colonne Atmosphère martienne (comparable à un terrestre tornade ) a créé la longue série noire. NASA image.

Le système solaire est subdivisé en les planètes intérieures, le ceinture d'astéroïdes, et les planètes extérieures. L'intérieure planètes terrestres se composent de Mercure , Vénus , la Terre et Mars . Les extérieure géants gaz planètes sont Jupiter , Saturne , Uranus et Neptune . Au-delà de Neptune se trouve la ceinture de Kuiper , et enfin la Nuage de Oort, qui peut se étendre jusqu'à une année-lumière.

Les planètes se sont formées dans le disque protoplanétaire qui entourait le début de Sun. Grâce à un processus qui comprenait attraction gravitationnelle, collision, et l'accrétion, le disque formé des amas de matière qui, avec le temps, sont devenus protoplanets. Le la pression de radiation du vent solaire alors expulsé la plupart des matières unaccreted, et seulement ces planètes avec une masse suffisante conservé leur atmosphère gazeuse. Les planètes ont continué à balayer, ou éjecter, la question reste pendant une période de bombardement intense, en témoignent les nombreux cratères d'impact sur la Lune. Durant cette période, certains des protoplanètes ont peut-être entré en collision, le leader hypothèse pour la façon dont la Lune a été formée.

Une fois une planète atteint une masse suffisante, les matériaux de densités différentes ségrégation au sein, au cours la différenciation planétaire. Ce processus peut former un noyau pierreux ou métallique, entouré d'un manteau et une surface extérieure. Le noyau peut comprendre des régions solides et liquides, et certaines âmes planétaires générer leur propre champ magnétique, qui peut protéger leurs atmosphères du vent solaire décapage.

Chaleur intérieure d'une planète ou de la lune est produite à partir des collisions qui ont créé le corps, les matières radioactives (par exemple l'uranium , le thorium et 26 Al ), ou chauffage de marée. Certaines planètes et lunes accumulent assez de chaleur pour conduire des processus géologiques tels que volcanisme et la tectonique. Ceux qui se accumulent ou de conserver un atmosphère peut également subir surface l'érosion par le vent ou l'eau. Corps plus petits, sans chauffage de marée, refroidissent plus rapidement; et leur activité géologique cesse à l'exception de l'impact de cratères.

Astronomie stellaire

Le Nébuleuse planétaire Ant. Ejection gaz de l'étoile centrale mourante montre des motifs symétriques contrairement aux modèles chaotiques des explosions ordinaires.

L'étude des étoiles et l'évolution stellaire est fondamentale à notre compréhension de l'univers. L'astrophysique des étoiles a été déterminée par l'observation et la compréhension théorique; et à partir de simulations informatiques de l'intérieur.

La formation des étoiles se produit dans les régions denses de poussière et de gaz, appelés nuages moléculaires géants. Lorsque déstabilisé, des fragments de nuages peuvent se effondrer sous l'influence de la gravité, pour former un protoétoile. Une région suffisamment dense et chaude, le noyau va déclencher la fusion nucléaire, créant ainsi un étoiles de la séquence principale.

Presque tous les éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium étaient créé à l'intérieur des noyaux d'étoiles.

Les caractéristiques de l'étoile résultant dépendent principalement sur sa masse de départ. Le l'étoile plus massive, plus sa luminosité et le plus rapidement qu'elle déploie le carburant d'hydrogène dans son noyau. Au fil du temps, ce carburant d'hydrogène est complètement converti en hélium, et l'étoile commence à évoluer. La fusion de l'hélium nécessite une température à coeur plus élevée, de sorte que l'étoile se étend à la fois en taille et l'augmentation de la densité de base. Le résultant géante rouge jouit d'une vie brève durée, avant que le combustible d'hélium est à son tour consommé. Très étoiles massives peuvent également subir une série de diminuer phases d'évolution, car ils fusionnent éléments plus lourds.

Le sort final de l'étoile dépend de sa masse, avec des étoiles de masse supérieure à environ huit fois le soleil devenant core effondrement supernovae ; tandis que les petites étoiles se forment nébuleuses planétaires , et évoluent en naines blanches . Le reste d'une supernova est un dense étoile à neutrons, ou, si la masse stellaire était au moins trois fois celle du Soleil, un trou noir . Fermer étoiles binaires peuvent suivre des chemins évolutifs plus complexes, telles que le transfert de masse sur une naine blanche qui peut potentiellement causer une supernova. Les nébuleuses planétaires et supernovae sont nécessaires pour la distribution des métaux au milieu interstellaire; sans eux, toutes les étoiles nouvelles (et leurs systèmes planétaires) seraient formés à partir d'hydrogène et d'hélium seul.

Astronomie galactique

Structure observée de la Voie Lactée bras spiraux de l '

Nos systèmes solaires orbites au sein de la Voie Lactée , une galaxie spirale barrée qui est un membre éminent de la Groupe local de galaxies. Ce est une masse en rotation du gaz, de la poussière, des étoiles et autres objets, maintenues ensemble par l'attraction gravitationnelle mutuelle. Comme la Terre se trouve dans les bras extérieurs poussiéreux, il ya de grandes parties de la Voie Lactée, qui est obscurci la vue.

Dans le centre de la Voie Lactée est le noyau, un renflement en forme de barre avec ce que l'on croit être un trou noir supermassif au centre. Il est entouré par quatre bras primaires qui spirale à partir du noyau. Ce est une région de formation stellaire active qui contient beaucoup plus jeune, étoiles de population I. Le disque est entouré par un auréole sphéroïde de plus, Population étoiles II, ainsi que des concentrations relativement denses d'étoiles dits amas globulaires .

Entre les étoiles se trouve la milieu interstellaire, une région de la matière éparse. Dans les régions les plus denses, nuages moléculaires de l'hydrogène moléculaire et d'autres éléments créent régions de formation d'étoiles. Celles-ci commencent comme un compact noyau pré-stellaires ou nébuleuses sombres, qui se concentrent et l'effondrement (en volumes déterminés par le Jeans longueur) pour former protoétoiles compacts.

Comme les étoiles plus massives apparaissent, ils transforment le nuage dans une région H II de gaz incandescent et le plasma. Le stellaires vent et explosions de supernovae de ces étoiles à terme servent à disperser le nuage, laissant souvent derrière un ou plusieurs jeunes amas ouverts d'étoiles. Ces groupes se dispersent progressivement, et les étoiles se joignent à la population de la Voie Lactée.

Études cinématiques de la matière dans la Voie Lactée et d'autres galaxies ont démontré qu'il n'y a plus de masse que peut se expliquer par la matière visible. Un halo de matière sombre semble dominer la masse, bien que la nature de cette matière noire reste indéterminée.

Astronomie extragalactique

Cette image montre plusieurs objets bleus, en forme de boucle qui sont des images multiples de la même galaxie, dupliqués par la effet de lentille gravitationnelle de l'amas de galaxies jaunes près du milieu de la photographie. L'objectif est fabriqué par le champ gravitationnel de l'amas qui se plie lumière pour magnifier et déformer l'image d'un objet plus lointain.

L'étude des objets en dehors de notre galaxie est une branche de l'astronomie concernés par la formation et l'évolution des galaxies; leur morphologie et leur classification; et l'examen des galaxies actives, et les groupes et amas de galaxies. Ce dernier est important pour la compréhension de la structure à grande échelle du cosmos .

La plupart des galaxies sont organisées dans des formes distinctes qui permettent de schémas de classification. Ils sont généralement divisés en spirale, elliptique et galaxies irrégulières.

Comme son nom l'indique, une galaxie elliptique a la forme en coupe transversale d'une ellipse . Les étoiles se déplacent le long des orbites aléatoires sans direction privilégiée. Ces galaxies contiennent peu ou pas de poussière interstellaire; quelques régions de formation d'étoiles; et les étoiles généralement plus âgés. Les galaxies elliptiques sont plus fréquemment trouvés au cœur des amas galactiques, et peuvent être formés par des fusions de grandes galaxies.

Une galaxie spirale est organisé dans un appartement, disque rotatif, habituellement avec un renflement proéminent ou bar au centre, et de fuite des bras brillants cette spirale vers l'extérieur. Les bras sont des régions poussiéreuses de formation d'étoiles où les jeunes étoiles massives produisent une teinte bleue. Les galaxies spirales sont généralement entourées d'un halo d'étoiles âgées. Tant la Voie Lactée et la galaxie d'Andromède sont des galaxies spirales.

Les galaxies irrégulières sont chaotique en apparence, et ne sont ni spirale, ni elliptique. Environ un quart de toutes les galaxies sont irréguliers, et les formes particulières de ces galaxies peuvent être le résultat de l'interaction gravitationnelle.

Une galaxie active est une formation qui émet une quantité importante de son énergie à partir d'une source autre que les étoiles, la poussière et le gaz; et est alimenté par une région compacte à la base, généralement considéré comme un trou noir super-massif qui est émettant un rayonnement à partir de matériaux en tombant.

Un radio-galaxie est une galaxie active qui est très lumineux dans la radio en partie du spectre, et émet immenses panaches ou lobes de gaz. Galaxies actives qui émettent un rayonnement de haute énergie comprennent galaxies de Seyfert, quasars, et Blazars. Les quasars sont soupçonnés d'être les objets les plus lumineux de manière cohérente dans l'univers connu.

La structure à grande échelle de l'univers est représenté par des groupes et amas de galaxies. Cette structure est organisée en une hiérarchie de groupes, la plus importante étant les superamas. La question collective est formé en filaments et les murs, laissant de grands vides entre les deux.

Cosmologie

Hubble Extreme champ profond.

Cosmologie (du κόσμος grec "monde, univers» et λόγος "mot, l'étude") pourrait être considéré comme l'étude de l'univers dans son ensemble.

Observations de la structure à grande échelle de l' univers , une branche connue comme la cosmologie physique , ont fourni une compréhension profonde de la formation et de l'évolution du cosmos. Fondamentale à la cosmologie moderne est la théorie bien accepté de la big bang , dans laquelle notre univers a commencé à un seul point dans le temps, et par la suite étendu au cours de 13,7 Gyr à son état ​​actuel. Le concept du big bang peut être retracée à la découverte du rayonnement de fond en 1965.

Dans le cadre de cette expansion, l'univers a subi plusieurs étapes de l'évolution. Dans les tout premiers moments, il est théorisé que l'univers a connu une très rapide de l'inflation cosmique , qui homogénéise les conditions de départ. Par la suite, la nucléosynthèse produit l'abondance élémentaire du début de l'univers. (Voir aussi nucleocosmochronology.)

Lorsque les premiers neutres atomes formés d'une mer d'ions primordiales, l'espace est devenu transparent au rayonnement, libérant l'énergie vu aujourd'hui comme le rayonnement de fond. L'univers en expansion a ensuite subi un Dark Age en raison de l'absence de sources d'énergie stellaires.

Une structure hiérarchique de la matière a commencé à se former à partir des variations dans la densité minutes de masse. Matière accumulée dans les régions les plus denses, formant des nuages ​​de gaz et les premières étoiles. Ces étoiles massives déclenchées le processus de réionisation et sont soupçonnés d'avoir créé un grand nombre des éléments lourds dans l'univers primitif, qui, par désintégration nucléaire, créent des éléments plus légers, permettant le cycle de la nucléosynthèse de continuer plus longtemps.

Agrégations gravitationnelles regroupées en filaments, laissant des vides dans les lacunes. Peu à peu, les organisations de gaz et de poussière ont fusionné pour former les premières galaxies primitives. Au fil du temps, ceux-ci ont tiré plus en la matière, et ont souvent été organisés en groupes et amas de galaxies, puis dans superamas de plus grande envergure.

Fondamentale à la structure de l'univers est l'existence de la matière noire et l'énergie sombre. Ceux-ci sont maintenant pensés pour être ses composantes dominantes, formant 96% de la masse de l'univers. Pour cette raison, beaucoup d'efforts sont déployés pour essayer de comprendre la physique de ces composants.

Les études interdisciplinaires

Astronomie et l'astrophysique ont développé des liens interdisciplinaires importantes avec d'autres grands domaines scientifiques.Archaeoastronomyest l'étude de astronomies anciens ou traditionnels dans leur contexte culturel, en utilisantarchéologiqueetanthropologiquepreuves.astrobiologie est l'étude de l'avènement et l'évolution des systèmes biologiques dans l'univers, avec un accent particulier sur la possibilité d'une vie non-terrestre.

L'étude de produits chimiques trouvés dans l'espace, y compris leur formation, l'interaction et la destruction, est appelé astrochimie. Ces substances se trouvent généralement dans les nuages ​​moléculaires, mais ils peuvent également apparaître dans de faibles étoiles de température, les naines brunes et des planètes. Cosmochemistry est l'étude des produits chimiques trouvés dans le système solaire , y compris les origines des éléments et des variations dans les isotopes ratios. Ces deux domaines représentent un chevauchement des disciplines de l'astronomie et de la chimie. Comme " l'astronomie légale ", enfin, les méthodes de l'astronomie ont été utilisées pour résoudre les problèmes de droit et d'histoire.

L'astronomie amateur

Les astronomes amateurs peuvent construire leur propre équipement, et peuvent organiser des fêtes et des rassemblements étoiles, commeStellafane.

L'astronomie est l'une des sciences à laquelle les amateurs peuvent contribuer le plus.

Y at-il autre vie dans l'Univers ? Surtout, est-il autre vie intelligente? Si oui, quelle est l'explication du paradoxe de Fermi ? L'existence de la vie a d'ailleurs implications scientifiques et philosophiques importants. Est le système solaire normale ou atypique?

  • Ce qui a causé l'Univers pour former? Est la prémisse de l' univers hypothèse de Fine-écoute correcte? Si oui, cela pourrait être le résultat de la sélection naturelle cosmologique? Ce qui a causé l' inflation cosmique qui a produit notre univers homogène? Pourquoi est-il une asymétrie baryonique?
  • Quelle est la nature de la matière noire et l'énergie sombre? Ceux-ci dominent l'évolution et le destin du cosmos, mais leur vraie nature demeure inconnue. Quel sera le destin de l'univers ?
  • Comment ne forment les premières galaxies? Comment se forment-trous noirs supermassifs?
  • Qu'est-ce que crée lesrayons cosmiques ultra-haute énergie?
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