Fyzika sluneční soustavy - NAST020

• Anglický název: Physics of the Solar System
• Zajišťuje: Astronomický ústav UK (32-AUUK)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: http://sirrah.troja.mff.cuni.cz/~mira/fyzika_malych_teles/
• Poznámka: předmět lze zapsat opakovaně
• Garant: doc. Mgr. Miroslav Brož, Ph.D.
• Vyučující: doc. Mgr. Miroslav Brož, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Astronomie a astrofyzika

Anotace

čeština

Vznik a vývoj planetárních systému, sluneční soustavy, včetně malých těles. Hydrodynamika protoplanetárních disků, radiometrie, akrece prachu, planetesimály a embrya, migrace planet, měsíce a slapy, prstence, planetky, Jarkovského jev, srážky planetek, pozorované rodiny, transneptunická tělesa, komety, prach, bolidy a meteory, meteority, impakty a krátery, vulkanismus.

Poslední úprava: Vokrouhlický David, prof. RNDr., DrSc. (10.01.2019)

angličtina

The origin and evolution of planetary systems, the Solar System, including small bodies. Hydrodynamics of protoplanetary disks, radiometry, dust accretion, planetesimals and embryos, migration of planets, moons and tides, rings, asteroids, Yarkovsky effect, asteroid collisions, observed families, trans-Neptunian bodies, comets, dust, fireballs and meteors, meteorites, impacts and craters, volcanism.

Poslední úprava: Vokrouhlický David, prof. RNDr., DrSc. (10.01.2019)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Ústní zkouška

Poslední úprava: Brož Miroslav, doc. Mgr., Ph.D. (11.06.2019)

angličtina

Oral examination.

Poslední úprava: Vokrouhlický David, prof. RNDr., DrSc. (11.06.2019)

Literatura

čeština

v případě distanční výuky, přes Zoom https://cesnet.zoom.us/j/6079238231

Brož, M., Šolc, M.: Fyzika sluneční soustavy. Praha: Matfyzpress, 2013. ISBN 9788073782368.

Brož, M.: Hydrodynamika v astronomii. [online] [cit. 2019-01-10] http://sirrah.troja.mff.cuni.cz/~mira/hydrodynamika/

Bertotti, B., Farinella, P., Vokrouhlický, D.: Physics of the Solar System. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2003. ISBN 1402014287.

de Pater, I., Lissauer, J. J.: Planetary Sciences. Cambridge: Cambridge University Press, 2010. ISBN 9780521853712.

Michel, P., DeMeo, F. A., Bottke, W. F. (eds.): Asteroids IV. Tuscon: The University of Arizona Press, 2015. ISBN 9780816532131.

Oswalt, T. D., French, L. M., Kalas, P. (eds.): Planets, Stars and Stellar Systems, Volume 3: Solar and Stellar Planetary Systems. Dordrecht: Springer, 2013. ISBN 9789400756052.

Armitage, P. J.: Astrophysics of Planet Formation. Cambridge: Cambridge University Press, 2010. ISBN 9780521887458.

Murray, C. D., Dermott, S. F.: Solar System Dynamics. Cambridge: Cambridge University Press, 1999. ISBN 0521575974.

Poslední úprava: Brož Miroslav, doc. Mgr., Ph.D. (25.09.2020)

angličtina

in case of distant learning, via Zoom https://cesnet.zoom.us/j/6079238231

Bertotti, B., Farinella, P., Vokrouhlický, D.: Physics of the Solar System. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2003. ISBN 1402014287.

de Pater, I., Lissauer, J. J.: Planetary Sciences. Cambridge: Cambridge University Press, 2010. ISBN 9780521853712.

Michel, P., DeMeo, F. A., Bottke, W. F. (eds.): Asteroids IV. Tuscon: The University of Arizona Press, 2015. ISBN 9780816532131.

Oswalt, T. D., French, L. M., Kalas, P. (eds.): Planets, Stars and Stellar Systems, Volume 3: Solar and Stellar Planetary Systems. Dordrecht: Springer, 2013. ISBN 9789400756052.

Armitage, P. J.: Astrophysics of Planet Formation. Cambridge: Cambridge University Press, 2010. ISBN 9780521887458.

Murray, C. D., Dermott, S. F.: Solar System Dynamics. Cambridge: Cambridge University Press, 1999. ISBN 0521575974.

Poslední úprava: Brož Miroslav, doc. Mgr., Ph.D. (25.09.2020)

Metody výuky

Přednáška.

Poslední úprava: T_AUUK (31.03.2008)

Požadavky ke zkoušce

Zkouška je ústní, sestávající ze 3 obsáhlejších otázek.

Požadavky odpovídají syllabu, resp. základní učebnici Brož a Šolc (2011), v tom rozsahu, který byl prezentován na přednášce. Na přednášce je ovšem možné zařadit jednu nebo více nových pokročilejších kapitol. Známka se stanovuje dle správnosti nebo chybnosti odpovědí, včetně doplňujících otázek.

Poslední úprava: Brož Miroslav, doc. Mgr., Ph.D. (06.10.2017)

Sylabus

čeština

3 Fyzika sluneční soustavy

3.1 Hydrodynamika protoplanetárních disků

3.1.1 Magnetohydrodynamika s přenosem záření, Eulerův popis

3.1.2 Vliv částic a dalších fyzikálních jevů

3.1.3 Vztah Eulerova a Lagrangeova formalismu

3.1.4 Kelvinova-Helmholtzova nestabilita

3.1.5 Rayleighova-Taylorova nestabilita

3.1.6 Magneto-rotační nestabilita

3.1.7 Nestabilita dvou proudění

3.1.8 Gravitační nestabilita

3.1.9 Počáteční a okrajové podmínky

3.1.10 Formalismus v programu Pluto

3.1.11 Metoda konečných objemů (FVM)

3.1.12 Adaptivní zjemňování sítě a víceprocesorové výpočty

3.2 Akrece prachu

3.2.1 Kondenzace plynu

3.2.2 Kolizní růst částic

3.2.3 Pokles k rovině disku

3.2.4 Spirálování třením o plyn

3.2.5 Turbulence

3.3 Planetesimály a embrya

3.3.1 Kolizní růst planetesimál na planetární embrya

3.3.2 Plynní a ledoví obři - gravitační kolaps

3.3.3 Vyčištění disku od plynu

3.3.4 Terestrické planety - kolize embryí

3.3.5 Diferenciace

3.4 Migrace planet

3.4.1 Typy migrace

3.4.2 Migrace v plynném disku

3.4.3 Migrace v planetesimálním disku a blízká přiblížení

3.4.4 Vliv na primordiální populace malých těles

3.5 Měsíce a slapy *

3.5.1 Gravitační slapová síla

3.5.2 Země-Měsíc

3.5.3 Měsíc-Země

3.5.4 Země-Slunce

3.5.5 Neptun-Triton

3.5.6 Mars-Fobos

3.5.7 Pluto-Charon, dvojplanetky

3.5.8 Merkur-Slunce, Venuše-Slunce

3.5.9 Jupiter, Io a Europa

3.6 Prstence *

3.6.1 Rocheova mez

3.6.2 Srážky v prstenci

3.6.3 Pavučinové prstence Jupitera

3.6.4 Hlavní prstence Saturnu

3.6.5 Prstence Uranu a Neptunu

3.7 Planetky

3.7.1 Nomenklatura

3.7.2 Dráhy

3.7.3 Světelné křivky

3.7.4 Spektra a barvy

3.7.5 Vnitřní struktura

3.7.6 Blízkozemní objekty

3.7.7 Binární planetky

3.7.8 Rodiny planetek

3.7.9 Jarkovského jev

3.8 Hydrodynamika srážek planetek

3.8.1 Lagrangeův popis

3.8.2 Elasticita, plasticita a praskliny

3.8.3 Metoda hlazená částicová (SPH)

3.8.4 Alternativní vyjádření prostorových derivací

3.8.5 Kernel čili hladící funkce

3.8.6 Umělá viskozita

3.8.7 Metoda k-d stromu

3.8.8 Multipólový rozvoj

3.8.9 Počáteční a okrajové podmínky

3.8.10 Fragmentační fáze

3.8.11 Reakumulační fáze

3.8.12 Škálovací zákon pro terče

3.9 Transneptunická tělesa

3.9.1 Orbitální struktury

3.9.2 Fyzikální charakteristiky

3.10 Komety

3.10.1 Nomenklatura

3.10.2 Aktivita

3.10.3 Plyn

3.10.4 Prach

3.10.5 Jádro

3.10.6 Fyzikální vývoj komet

3.10.7 Magnetosféra

3.10.8 Orbitální klasifikace komet

3.10.9 Oortův oblak a dlouhoperiodické komety

3.11 Prach *

3.11.1 Zodiakální světlo a jiná pozorování prachu

3.11.2 Asteroidální prachové pásy

3.11.3 Kometární prachové stopy

3.12 Bolidy a meteory

3.12.1 Atmosférická trajektorie bolidu

3.12.2 Brzdění a ablace

3.12.3 Meteorické roje

3.12.4 Radarová pozorování

3.12.5 Spektra meteorů

3.13 Meteority

3.13.1 Naleziště a známé pády

3.13.2 Klasifikace meteoritů

3.13.3 Poměry izotopů

3.13.4 Radiometrické metody

3.13.5 Asociace meteoritů s planetkami

3.13.6 Transport meteoritů k Zemi

3.14 Impakty a krátery *

3.14.1 Morfologie kráterů Ries a Steinheim

3.14.2 Procesy při impaktu

3.14.3 Vltavíny jako druh tektitů

3.14.4 Rankinovy-Hugoniotovy rovnice

3.14.5 Určování stáří povrchu pomocí kráterování

3.14.6 Souvislost s vymíráním organismů

3.15 Vulkanismus *

3.15.1 Io

3.15.2 Triton

3.15.3 Europa

3.15.4 Enceladus

3.15.5 Diferencované planetky

3.15.6 Porovnání s planetami

3.15.7 Klasifikace erupcí

Poslední úprava: Vokrouhlický David, prof. RNDr., DrSc. (10.01.2019)

angličtina

3 Physics of the Solar System

3.1 Hydrodynamics of protoplanetary disks

3.1.1 Magnetohydrodynamics with radiation transfer, Euler description

3.1.2 A role of particles and other physical effects

3.1.3 A relation between Euler and Lagrange formalisms

3.1.4 Kelvin-Helmholtz instability

3.1.5 Rayleigh-Taylor instability

3.1.6 Magneto-rotational instability

3.1.7 Streaming instability

3.1.8 Gravitational instability

3.1.9 Initial and boundary conditions

3.1.10 Formalism in program Pluto

3.1.11 Finite volume method (FVM)

3.1.12 Adaptive mesh refinement and multiprocessor computations

3.2 Dust accretion

3.2.1 Condensation of gas

3.2.2 Collisional growth of particles

3.2.3 Settlement towards the mid-plane of the disk

3.2.4 Spiralling due to gas drag

3.2.5 Turbulence

3.3 Planetesimals and embryos

3.3.1 Collisional growth of planetesimals up to planetary embryos

3.3.2 Gaseous and ice giant - gravitational collapse

3.3.3 Disappearance of the gas

3.3.4 Terrestrial planets - collisions of embryos

3.3.5 Differentiation

3.4 Migration of planets

3.4.1 Types of migration

3.4.2 Migration in the gas disk

3.4.3 Migration in the planetesimal disk and close encounters

3.4.4 Effects on primordial populations of small bodies

3.5 Moons and tides *

3.5.1 Gravitational tidal force

3.5.2 Earth-Moon

3.5.3 Moon-Earth

3.5.4 Earth-Sun

3.5.5 Neptune-Triton

3.5.6 Mars-Phobos

3.5.7 Pluto-Charon, binary asteroids

3.5.8 Mercury-Sun, Venus-Sun

3.5.9 Jupiter, Io and Europa

3.6 Rings *

3.6.1 Roche limit

3.6.2 Collisions in the ring

3.6.3 Gossamer rings of Jupiter

3.6.4 Main rings of Saturn

3.6.5 Uranus and Neptune rings

3.7 Asteroids

3.7.1 Nomenclature

3.7.2 Orbits

3.7.3 Light curves

3.7.4 Spectra and colours

3.7.5 Internal structure

3.7.6 Near-Earth objects

3.7.7 Binary asteroids

3.7.8 Asteroid families

3.7.9 Yarkovsky effect

3.8 Hydrodynamics of asteroid collisions

3.8.1 Lagrange formalism

3.8.2 Elasticity, plasticity and fractures

3.8.3 Smoothed-particle method (SPH)

3.8.4 Alternative expressions for spatial derivatives

3.8.5 Kernel or smoothing function

3.8.6 Artificial viscosity

3.8.7 K-d tree method

3.8.8 Multipole development

3.8.9 Initial and boundary conditions

3.8.10 Fragmentation phase

3.8.11 Reaccumulation phase

3.8.12 Scaling law for targets

3.9 Trans-Neptunian bodies

3.9.1 Orbital structures

3.9.2 Physical characteristics

3.10 Comets

3.10.1 Nomenclature

3.10.2 Activity

3.10.3 Gas

3.10.4 Dust

3.10.5 Nucleus

3.10.6 Physical evolution of comets

3.10.7 Magnetosphere

3.10.8 Orbital classification of comets

3.10.9 Oort cloud and long-period comets

3.11 Dust *

3.11.1 Zodiacal light and other observations of the dust

3.11.2 Asteroidal dust bands

3.11.3 Cometary dust trails

3.12 Fireballs and meteors

3.12.1 Atmospheric trajectory of the fireball

3.12.2 Deceleration and ablation

3.12.3 Meteor showers

3.12.4 Radar observations

3.12.5 Meteor spectra

3.13 Meteorites

3.13.1 Known falls and fields

3.13.2 Classification of meteorites

3.13.3 Isotopic ratios

3.13.4 Radiometric methods

3.13.5 Meteorites-asteroids associations

3.13.6 Transport of meteorites to the Earth

3.14 Impacts and craters *

3.14.1 Morphology of Ries and Steinheim craters

3.14.2 Processes during an impact

3.14.3 Moldavites and other tectites

3.14.4 Rankine-Hugoniot equations

3.14.5 Age determination of surfaces using cratering

3.14.6 A relation to mass extinctions

3.15 Volcanism *

3.15.1 Io

3.15.2 Triton

3.15.3 Europa

3.15.4 Enceladus

3.15.5 Differentiated asteroids

3.15.6 A comparison to planets

3.15.7 Classifications of eruptions

Poslední úprava: Vokrouhlický David, prof. RNDr., DrSc. (10.01.2019)