Programa Olimpiadei de Astronomie și Astrofizică
Observaţii generale
- Pentru problemele cu caracter teoretic şi practic se cere cunoaşterea detaliată a conceptelor astronomice de bază.
- În rezolvarea de probleme este cerută cunoaşterea conceptelor de bază de fizică şi de matematică studiate în liceu/ colegiu. Rezolvările standard ale problemelor propuse nu vor necesita cunoştinţe de analiză matematică.
- Softuri dedicate pentru astronomie pot fi folosite în problemele practice şi de achiziţie a datelor. Competitorii vor fi informaţi cu privire la lista de softuri ce vor fi utilizate, cu cel puţin trei luni înainte de data desfăşurării olimpiadei.
- În probleme pot fi utilizate conţinuturi ce nu sunt incluse în programă, dar trebuie să se ofere suficiente informaţii, astfel încât competitorii care nu posedă cunoştinţe anterioare referitoare la aceste subiecte să nu fie dezavantajaţi.
- În cadrul competiţiei pot fi utilizate echipamente experimentale sofisticate, dar trebuie să fie furnizate suficiente informaţii despre acestea.
A. Partea teoretică
Pentru competitori sunt propuse următoarele conţinuturi cu caracter teoretic:
Programa categoria Juniori
- Bolta cereasca si constelațiile. Mituri despre cer. Denumirile stelelor. Variația aspectului cerului in timpul unei zile si in timpul unui an pentru un anumit loc de pe Pământ. Recunoașterea constelațiilor. Orientarea după Soare, după Steaua Polara si cu ajutorul stelelor mai strălucitoare.
- Noțiuni elementare despre strălucirea stelelor, luminozitatea si magnitudinea lor aparentă, scara de magnitudine
- Sfera cereasca. Coordonate. Mișcarea diurna a aștrilor. Culminația. Planele, dreptele si punctele remarcabile ale sferei cerești. Sistemul orizontal de coordonate. Sistemul ecuatorial de coordonate. Înălțimea polului lumii deasupra orizontului. Mișcarea diurna a aștrilor la diferite latitudini. Înălțimea unui astru la culminația superioara. Stele circumpolare, stele cu răsărit si apus.
- Observații astronomice. Distante si dimensiuni unghiulare. Cunoștințe generale. Instrumentele astronomice. Particularitățile observațiilor astronomice. Crepuscul civil, nautic si astronomic. Măsurarea distantelor unghiulare pe sfera cereasca si a dimensiunilor unghiulare ale corpurilor cerești. Observatoare astronomice de la noi si din lume. (Masuri de unghiuri in grade si in radiani, transformăriFormula de aproximare pentru unghiuri mici)
- Harți stelare. Harta cereasca mobilaDoar constelații, constelații circumpolare, zodiacale fărăsisteme de coordonateSisteme de coordonate, notația Bayer. Dependenta aspectului cerului de latitudine. Hărți si atlase stelare. Cataloage.
- Sistemul solar. Structura, compoziția, caracteristicile generale.Sistemul solar. Structura, compoziția, caracteristicile generaleDistantele pana la corpurile din sistemul solar. Unitatea astronomicaParalaxa diurna, distante. Dimensiunea, forma, masa si densitatea medie a corpurilor din sistemul solar. Albedoul. Distantele pana la corpurile din sistemul solar. Unitatea astronomica.Dimensiuni unghiulare, unghiuri mici (Cunoașterea semnificației fizice a parametrilor orbitei: semiaxa mare, excentricitatea, inclinarea, perioada, perioada sinodica, longitudinea nodului ascendent, argumentul periheliului, viteza orbitala medie. Masuri de unghiuri in grade si in radiani, transformări Formula de aproximare pentru unghiuri mici
- Soarele –Pământul –Luna. Faze. Eclipse. Mișcarea Pământului in jurul Soarelui, a Lunii in jurul Pământului, fazele Lunii. Eclipse de Luna si de Soare.(Unghiul de faza, faza planetei, magnitudinea aparenta in funcție de faza, lungimea conului de umbra, condiții de producere a eclipselor, ciclul Saros)Precesia axei Pământului
- Ecliptica. Constelațiile zodiacale. Mișcările aparente ale planetelor si Soarelui pe sfera cereasca. Configurațiile planetelor. Perioadele siderale si sinodice. Legătura dintre perioada siderala si cea sinodica. Variația declinației si a ascensiei drepte a Soarelui dea lungul anului. Variațiile sezoniere ale aspectului cerului înstelat
- Măsurarea timpului. Calendarul. Bazele măsurării timpului. Ziua solara si cea siderala, legătura dintre ele. Timpul solar. Timpul local, timpul fusului. Ora de vara. Socotirea anilor. Stilul vechi si stilul nou.Timpul solar adevărat, timpul solar mediu, timpul universal, timpul legal, timpul decretat, ziua iuliană, ziua iuliană modificata
- Legile lui Kepler. Elipsa, punctele ei principale, semiaxa mare si semiaxa mica, excentricitatea. Mișcările planetelor, asteroizilor, cometelor.
- Viteza luminii. Scara Universului. Unități de distanță. Cunoștințe generale despre structura Universului. Viteze caracteristice si intervale de timp. Principalele unități de lungime de la metru la gigaparsec
- Legea atracției universale. Legea a treia a lui Kepler generalizata (calitativ). Bazele cosmonauticii. Mișcarea corpurilor cerești sub acțiunea forței de atracție universale. Vitezele cosmice (calitativ). Formele orbitelor. Sistemul de coordonate ecliptic. Inclinarea, linia nodurilor. Calculul vitezei de mișcare in periheliu si afeliu. Determinarea orbitei circulare. Perturbații in mișcarea planetelor. Efecte mareice. Determinarea maselor corpurilor cerești. Calcule elementare ale unor orbite de la Pământ la planetele apropiate.(Aspectele vor fi abordate calitativ, noţiunile de matematică necesare rezolvării problemelor vor fi la nivelul programelor de gimnaziu)
- Optica geometrica. Aparate optice. Fundamentele opticii geometrice. Ochiul, ca aparat optic. Construcția celor mai simple instrumente de observație. Reflectorul. Aparatul foto. Binoclul. Construirea imaginilor in aparatele optice. Mărirea unghiulara. (Grosismentul, puterea de separare, magnitudinea limita, CCD-ul)
- Galaxia, stele, mișcarea Soarelui Noțiuni generale despre Galaxia noastră. Mișcarea sistemului solar in Galaxie.Paralaxa anuala. Determinarea distantelor pana la cele mai apropiate stele.
- Scara mărimilor stelare, rezolvarea problemei in numere întregi
- Relația distanta–luminozitate. Magnitudinile diferitelor obiecte. Dependenta strălucirii stelelor si a altor obiecte de distanta pana la ele.Formula lui Pogson
- Unde electromagnetice. Lumina vizibila. Efectul Doppler (calitativ). Unde luminoase, lungimea de undaa luminii vizibile.
- Refracția atmosferica (calitativ). Luarea in considerare a refracției in observații
Programa pentru olimpiada de astronomie – Seniori 1 / Seniori 2
- Toate punctele din programa pentru olimpiada de astronomie pentru juniori.
- Aplicații ale cunoștințelor de fizica moleculara si termodinamica. Structura atmosferelor planetelor, mediul interstelar.
- Aplicații ale cunoștințelor de electrostatica.
- Soarele – structura, activitatea solara
- Relații Soare–Pământ.
- Structura stelara. Tipuri de stele. Luminozitatea. Formula lui Pogson. Magnitudinea stelara absoluta. Legătura dintre magnitudinea absoluta si cea aparenta. Strălucirea si luminozitatea unui astru. Determinarea distantelor stelare. Masa, dimensiunea, densitatea medie. Stele duble si variabile. Soarele ca stea.
- Structura Galaxiei. Mediul interstelar. Structura Galaxiei noastre, galaxii vecine.
- Instrumente astronomice, puterea lor de separare si de pătrundere. Puterea de separare si de pătrundere a ochiului uman si a diferitelor instrumente optice. Cercul lui Airy.
- Timpul adevărat si timpul solar mediu. Ecuația timpului (calitativ).
- Legile de conservare a energiei si momentului cinetic. Legea de conservare a energiei mecanice totale, legea de conservare a momentului cinetic, aplicațiile lor la studiul mișcării corpurilor cerești.
- Forte mareice (calitativ). Noțiunea de raza Roche, puncte delibrație. Noțiuni despre mișcarea in câmpurile gravitaționale puternice ale stelelor neutronice si găurilor negre.
- Corpul negru. Legile de radiație. Fizica stelelor. Structura interna a Soarelui, energia Soarelui. Luminozitatea. Radiația de corp negru.Legea Stefan-Boltzmann. Legea lui Wien. Dependenta intensității fluxului de radiație de frecventa undelor electromagnetice.
- Spectre. Analiza spectrala. Efectul Doppler. Mișcările proprii ale stelelor. Determinarea vitezei de mișcare a unei stele din spectrul sau. Viteza spațiala totala a unei stele. Spectrul radiației, absorbția. Atmosfere stelare
- Clasificarea spectrala a stelelor. Diagrama spectru–luminozitate. Evoluția stelelor. Diagrama Hertsprung–Russel. Evoluția stelelor.
- Proprietățile cuantice ale luminii. Cuante de lumina. Energia cuantelor. Presiunea luminii. Legătura dintre masa si energie. Formula lui Einstein.
- Metagalaxia. Bazele cosmologiei. Legea lui Hubble. Evoluția galaxiilor. Metagalaxia. Deplasarea spre roșu in spectrele stelelor. Radiogalaxii si quasari. Lentile gravitaționale. Bazele cosmologiei si structura la scara mare a Universului. Deplasarea spre roșu gravitaționala.
- Cunoștințe elementare despre metodele moderne ale fotometriei si spectroscopiei.
B. Partea practică
Această parte constă din două secţiuni: secţiunea de observaţii şi secţiunea de analiză a datelor. Partea teoretică din programă oferă baza pentru toate problemele din partea practică.
Secţiunea de observaţii se focalizează pe experienţa competitorilor în:
- efectuarea de observaţii cu ochiul liber ;
- utilizarea de hărţi şi cataloage ale cerului ;
- utilizarea de instrumente astronomice de bază – telescoape şi diferiţi detectori pentru observare (cu menţiunea că trebuie să fie furnizate instrucţiuni suficiente pentru competitori .
Obiectele supuse observării pot fi surse reale de pe bolta cerească, sau modele de laborator ale surselor reale. În probleme se pot folosi simulări pe computer, cu condiţia ca să se ofere competitorilor suficiente informaţii.
Secţiunea referitoare la analiza datelor se focalizează pe calcularea şi analiza datelor astronomice furnizate în probleme. Cerinţele suplimentare sunt :
- identificarea corectă a surselor de erori, calculul erorilor şi estimarea influenţei acestora asupra rezultatelor finale;
- utilizarea corectă a hârtiei pentru grafice cu diferite scale, de exemplu hârtia pentru reprezentări polare şi logaritmice;
- analiză statistică de bază a datelor obţinute din observaţii.
