DERS 10: UZAYDAN GELEN BİLGİLER

Dersin Konuları

• Doppler Etkisi
• Işınımgücü
• Parlaklık (akı)
• Uzaklık

Doppler Etkisi

• Doppler etkisi, göreli haraket eden bir cisimden gelen ışığın değişmesidir.
• Sadece bakış doğrultumuz yönündeki haraketler etkilidir.

Su dalgası gösterimi

• Bir bot dalgalar yönünde hareket ediyorsa, dalga tepeleri bot'un altını bot'un hareket etmemesi durumuna göre daha hızlı çarpacaktır.

• Benzer şekilde Bot dalgalardan uzaklaşacak biçimde hareket ederse, dalga tepeleri Bot'un sabit kalması durumundan daha yavaş çarpacaktır.

Ses dalgaları

• Ses dalgasının frekansı gözlemciye yaklaşıyorsa artacak, gözlemciden uzaklaşıyorsa azalacaktır.
• Bu durumu bir arabanın veya bir trenin sizin yanınızdan geçmesi sırasında farketmiş olabilirsiniz.

Elektromanyetik Dalgalar - Işık

• Aynı olaylar ışık içinde geçerli olmaktadır.
• Atomların yaydıkları ışığın kesikli olması nedeniyle onların hareketlerini (hızını) frekansta görülen kaymadan belirlenir.

Maviye ve Kırmızıya Kayma

• Yaklaşan Kaynaklar
• Tayfsal çizgiler yüksek frekanslara doğru kayar
• => kısa dalgaboylarına
• Tayfı maviye kaymıştır
• Yaklaşan Kaynaklar
• Çizgiler düşük frekanslara doğru kayar
• => uzun dalgaboylarına
• Tayfı kırmızıya kaymıştır

Doppler Kayması

• Lamda dalgaboyundaki değişim hızla orantılıdır.

 

 


burada v_r dikine hızdır.

• pozitif hızlar => uzaklaşan
• negatif hızlar => yaklaşan

Doppler Kaymasına Örnek

Bir yıldızın Balmer çizgilerinden H-alfa çizgisi 6565 A'de ölçülmüştür. Bu yıldızın dikine hızı ne kadardır? (H-alfa çizgisinin durağan dalgaboyu = 6563 A.)

• Yıldız bizden uzaklaşmaktadır (büyük dalgaboyu)

 

 



• Buradan v_r = 91 km/sn elde edilir.

Doppler Etkisinin Önemi

• Dopler etkisi uzak cisimlerin hareketlerini ölçmenin tek yolu olduğu için çok önemlidir.
• Daha sonrada göreceğimiz gibi Doppler etkisi, Edwin Hubble'in evrenin genişlediği sonucunu çıkarmasına neden olmuştur.

Işınımgücü ve Akı

• L, ışınımgücü bir cisimden birim zamanda yayınlanan toplam enerjidir.
• Watt biriminde ölçülür
• Akı ise bu enerjinin yüzeyden akma ölçüsüdür.
• Watts/m² biriminde ölçülür.
• Bir cismin gözlenen akısı (yani görünür parlaklığı) o cisimden aldığımız güçtür.
• Cismin uzaklığına bağlıdır.
• W/m² biriminde ölçülür.

Bunun Anlamı Nedir?

• Işınım yayan bir cismin etrafını r yarıçapında bir küre ile saralım
• Güneşimiz yada bir lambaya benzetebiliriz
• Bu cisimden yayınlanan bütün enerji bu küreyi geçecektir
• Kürenin boyutu önemli değildir!
• Fakat kürenin birim m² alanından geçen enerji kürenin boyutu artırıldığında azalacaktır.
• Bu küredeki enerjinin akısı
• 

• r = kürenin yarıçapı
• L = cismin ışınımgücüdür
• Bu formüle kürenin yarıçapına bağlılığından dolayı Ters Kare Yasası (Inverse Square Law) adı verilir.
• Bu kürenin yarıçapı, cismin uzaklığıdır.

Akı Konusunda Neden Dikkat Etmemiz Gerekiyor?

• Akı bizim ne ölçüğümüzü gösterir.
• Teleskop (yada gözlerimizi) kullanarak bu küreden geçen ışığın küçük bir kısmını ölçebiliriz.

Açıklayıcı Bir Örnek?

• 100 W gücündeki bir lamba
• yaklaşık 1/5 oranındaki gücü ışığa dönüşmektedir
• Toplam çıkan güç herzaman 100 W'tır.
• Görnen parlaklığı bu lambadan ne kadar uzakta bulunduğumuza bağlıdır.
• Eğer bulunduğunuz yerden iki kat daha uzağa giderseniz lambadan gelen akı 4 kat azalacaktır.

Akı Konusunda Sıkıntılar?

• Enerji akısı: F = sigma*T⁴ (W/m²)
• Bir yıldızın (yada bir cismin) yüzeyinden akan enerji.
• Gözlenen akı: f = L/(4*r²) (W/m²)
• Görünür parlaklık
• L ışınımgücüne sahip olan bir yıldız (yada bir cisimden) r yarıçapında bir küreden akacak olan enerji.
• Ters kare yasasının davranışı

Bu İki Akı Birbirleri İle Bağlantılıdır

• Bir yıldızın ışınımgücü: L = 4*pi*R²T⁴
• Toplam enerjsi akısı ile alanın çarpımı olacaktır.
• R yarıçapında ve T sıcaklığındaki bir yıldız için

Neler Biliyoruz

• Görünür parlaklık (gözlenen akı) için Ters Kare Yasası'nı
• uzaklığın iki kat artması durumunda parlaklığın 4 kat azaldığını
• Işınımgücünün R²T⁴ ile değiştiğini
• boyutun iki katına çıkması halinde ışınımgücünün 4 katı arttığını
• sıcaklığın iki kat artması durumunda ışınımgücünün 16 kat arttığını

Uzaklığın Ölçülmesi!

• Bir cismin (bir yıldız gibi) ışınımgücünü biliyorsakI ve akısını ölçerek --

 

 


cismin (yada yıldızın) uzaklığını hesaplayabiliriz!

Standart Kaynaklar

• Işınımgücü bilinen cisimler astronomide standart kaynak olarak adlandırılır.
• Astronomide temel öneme sahiptirler.
• Astronomlar standart kaynakları uzaklıkların ölçülmesinde kullanırlar.
• Değişik standart kaynaklar mevcuttur ve buradaki problem bu kaynakların kalibrasyonunun yapılmasıdır (yani L'nin belirlenmesi).