Vývoj astronomické fotometrie

• Název práce v češtině: Vývoj astronomické fotometrie
• Název v anglickém jazyce: The evolution of astronomical photometry
• Klíčová slova: Hvězdné velikosti|hvězdné katalogy|Pogsonova rovnice|hvězdné fotometry|fotografická fotometrie|fotoelektrická fotometrie|blinkkomparátor|satelit HIPPARCOS|historie astronomie
• Klíčová slova anglicky: Stellar magnitudes|star catalogues|Pogson equation|stellar photometers|photographic photometry|photoelectric photometry|blinkkomparator|satellite HIPPARCOS|history of astronomy
• Akademický rok vypsání: 2020/2021
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Astronomický ústav UK (32-AUUK)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Martin Šolc, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 09.10.2020
• Datum zadání: 10.10.2020
• Datum potvrzení stud. oddělením: 30.12.2020
• Datum a čas obhajoby: 15.06.2022 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 11.05.2022
• Datum odevzdání tištěné podoby: 11.05.2022
• Datum proběhlé obhajoby: 15.06.2022
• Oponenti: doc. RNDr. Marek Wolf, CSc.

Zásady pro vypracování

Jasnosti hvězd, magnitudy podle Hipparcha. Antická zobrazení hvězdné oblohy, socha Atlanta z vily Farnese, hvězdná mapa z chrámu v Dendeře. Katalog cca 1000 hvězd v díle Almagest od Klaudia Ptolemaia (cca 90-150 CE), souřadnice hvězd, příslušnost k souhvězdím, magnitudy. Arabské překlady antických děl a původní arabská díla, katalog „Kniha stálic“ od perského astronoma as-Súfí (10.stol.). Atlasy založené na díle as-Súfího (včetně atlasu z knihovny strahovského kláštera, cca 1370). Hvězdná mapa Albrechta Dürera (1515). První novodobé atlasy, jižní obloha: Johann Bayer „Uranometria“ (1603), Johann Hevelius „Uranografia“ (1690), John Flamsteed „Atlas coelestis“ (1729). V těchto katalozích a atlasech by bylo zajímavé porovnat odhady jasnosti hvězd např. ve Velké medvědici. Nicolas Louis de Lacaille – katalog „Coelum Australe Stelliferum“ (1763), cca 10 000 hvězd jižní oblohy. Dílo a katalogy Williama Herschela a Johna Herschella.

Norman Pogson, matematická definice magnitudy (1850). F.W.A. Argelander, Argelanderova metoda určování vizuálních magnitud, katalog Bonner Durchmusterung (1857-1863) obsahující 325 000 hvězd severní oblohy do magnitudy 9,5.

První pokusy o konstrukci fotometrů připojených k dalekohledu, porovnávání jasnosti hvězdy s jasností standardní hvězdy (Sirius, Polárka) oslabené deskami z kouřového skla, fotometrickým klínem. Fotometry Steinheilův (1836), Zöllnerův (1861).

Fotografická fotometrie, projekt Carte du Ciel, práce Edwarda Pickeringa (cca od 1890).

Proměnné hvězdy, katalogy. Zeisův přístroj Blinkkomparátor pro práci se skleněnými fotografickými deskami.

Fotoelektrická fotometrie (cca 1910) - Paul Guthnick (vakuové fotonky), Joel Stebbins (selenové polovodičové články).

Absolutní fotometrie, radiometrie, relativní fotometrie, kalibrace fotometrů. Historické standardy - Severní polární sekvence.

Zavedení systému UBV (cca 1950), definice spektrální citlivosti fotokatody S20, spektrální propustnosti filtrů UBV a definice fotometrických standardů na obloze. Rozšíření systému UBV do infračervené oblasti. Další podobné fotometrické systémy.

Použití prvků CCD.

Katalogy hvězd z pozorování družice HIPPARCOS. Projekt družice Gaia.

Původním přínosem bakalářské práce by mohl být popis konstrukce a funkce klínového fotometru (cca 1930) Astronomického ústavu UK, který je v Muzeu astronomických přístrojů na hvězdárně Ondřejov.

Seznam odborné literatury

Hvězdářská ročenka 1975 (definice systému UBV).
Reginald L. Waterfield „Sto let astronomie“, Máj 1948
Miles, R. „A light history of photometry: from Hipparchus to the Hubble Space Telescope“
Journal of the British Astronomical Association, vol.117, no.4, p.172-186, 2007
Další časopisecká literatura podle pokynů vedoucího práce

Předběžná náplň práce

Rozdělení hvězd do tříd podle jasnosti bylo známo již v antice, Hipparchos (190-120 př.n.l.)zařadil do první třídy nejjasnější hvězdy na obloze a nejslabší hvězdy viditelné pouhým okem do třídy šesté. Toto dělení přijaly i následující generace astronomů a po zpřesnění definice Normanem Pogsonem (1850) v zásadě platí i nyní. Jasnosti hvězd, vyjádřené číselně hvězdnou velikostí resp. magnitudou, jsou tedy nejstarší dodnes používanou fyzikální jednotkou. Historické katalogy a atlasy hvězd obsahují kromě souřadnic hvězd také jejich magnitudy. Subjektivní odhady magnitud byly cca od začátku 19. století nahražovány pozorováním pomocí stále technicky dokonalejších fotometrů. Jako detektory se začaly využívat fotografické emulze, fotokatody vakuových fotonek a fotocitlivé polovodičové prvky. Ale i metody porovnávání magnitud hvězd okem přinesly cenné výsledky (Argelanderova metoda a katalog Bonner Durchmusterung). Fotometrie proměnných hvězd je vedle spektroskopie významným pramenem informací o stavbě a vývoji hvězd a mechanismech jejich proměnnosti. Fotometrická pozorování jsou významná i pro objekty jako jsou hvězdokupy, galaxie nebo útvary mezihvězdné látky. Fotometrická pozorování byla rozšířena i na spektrální obory mimo viditelné světlo a provádějí se jak z pozemských, tak i kosmických observatoří (HST, HIPPARCOS).

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The separation of stars into classes according to their brightness was known already in antiquity, Hipparchus (190-120 BCE)categorized the brightest stars into the first class and faintest visible stars into the sixth class. This classification was accepted by next generations of astronomers and after defining of the magnitudes more precisely by Norman Pogson (1850), the classification is, in principle, valid also in presence. Thus, the stellar magnitude is the oldest physical unit in use since antiquity until now. Historical catalogues and atlases contain magnitudes besides the coordinates of stars. The subjective estimation of magnitudes was, since beginning of 19th century, replaced gradually by using technically more and more advanced photometers. As detectors were used photocathodes, photographic emulsion or photosensitive semiconductors. However, methods of refined visual comparing of brightness of stars brought valuable results (Argelander method and the catalogue Bonner Durchmusterung). Photometry of variable stars is a rich source of information about stellar structure, evolution and mechanisms of variability, besides the spectroscopy. Photometry of star clusters, galaxies and interstellar matter is important as well. Photometric observations were extended to infrared and other spectral regions, they are carried out both from earthbound and space observatories (HST, HIPPARCOS).