Pamatzināšanas, pamatjēdzieni, pamatlielumi, …
Pamatjēdzieni
Periods, frekvence
Kosmosa fizikā bieži ir darīšana ar periodiskām parādībām (parādībām, kas regulāri atkārtojas). Piemēram saules vai Zemes rotācija, dažādi viļņi, saules aktivitātes cikls, utt. Periodiskām parādībām var uzdot vai nu periodu – laiku starp atsevišķiem notikumiem, jeb laiku starp viļņa galotnēm – vai arī frekvenci – cik daudz parādību jeb viļņa galotņu novēro vienā laika vienībā. Tā piemēram, ja es ieelpoju 12 reizes minūtē, tad var teikt, ka es elpoju ar periodu 5 s, vai arī es elpoju ar frekvenci 12 reizes minūtē.
Cilvēki, paši to nenojaušot, viegli pārlec no perioda uz frekvenci. Ja es saku, ka es elpoju 12 reizes minūtē, es uzdodu frekvenci (cik reizes ir vienā laika vieņībā), ja es saku, ka es ieelpoju vienu reizi katras 5 s, tad es uzdodu periodu (cik gara ir viena reize). Ja es elpoju divas reizes ātrāk, mēs uzreiz saprotam, ka frekvence pieaug divas reizes (24 reizes minūtē), bet periods samazinās divas reizes (vienu reizi 2.5 sekundēs).
Enerģija
Tā ir jauka mūsu pasaules īpašība, kas laikā nemainās. Enerģija nevar pazust, tā var vienīgi pārvērsties no vienas formas otrā. Pasauli bieži ir vieglāk saprast sekojot kā enerģija pārvēršas. Tā piemēram, ja es vāru cīsiņus, tad man ir vajadzīga enerģija, lai uzsildītu ūdeni. Šo enerģiju es iegūstu elektromagnētiskā formā no kontakta sienā. Savukārt tur viņa nokļūst Daugavas HES turbīnas griešanās enerģiju pārvēršot elektromagnētiskā enerģijā. Savukārt turbinās griešanās enerģija rodas ūdenim tekot no augstākas vietas uz zemāku. Savukārt ūdens nokļūst augstākā vietā pateicoties Saules enerģijai, kas veido mākoņus ar sekojošu lietu. Savukārt Saules enerģija rodas kodolreakciju rezultātā Saules kodolā. Tā lūk ar tiem cīsiņiem.
Kosmosa fizikā pārsvarā ir darīšana ar tādām enerģijas formām kā kinētiskā enerģija, magnētiskā enerģija un potenciālā enerģija gravitācijas laukā. Protams, šīs enerģijas formas var pārvērsties viena otrā.
Kinētiskā enerģija apraksta cik daudz enerģijas ir objektiem, kas kustās – jo smagāks objekts vai ātrāk kustās, jo lielāka kinētiskā enerģija.
Magnētiskā enerģija apraksta cik daudz enerģijas ir magnētiskajā laukā, jo spēcīgāks magnētiskais lauks, jo lielāka enerģija.
Potenciālā enerģija uzdod cik daudz enerģijas objektam ir gravitācijas laukā – tā piemēram, jo tālāk objekts atrodas no Zemes, jo lielāka ir tā potenciālā enerģija Zemes gravitācijas laukā (par to ir viegli pārliecināties metot sev uz pēdas hanteli no dažādiem augstumiem – hanteles potenciālā enerģija pārvēršas hanteles kinētiskajā enerģijā, kas savukārt tiek nelietderīgi izmantota radot zilumus un lauztus kaulus).
Elektromagnētiskais lauks un lādētas daļiņas
Elektromagnētsiskais lauks ir savdabīga telpas īpašība – katrā telpas punktā var pateikt kāda virzienā vērsts un cik stiprs ir gan elektriskais, gan magnētiskais lauks.
Kā to var zināt? Ļoti vienkārši, ja paņem lādētu daļiņu un ievieto elektriskā laukā, tad tā sāk kustēties ar paātrinājumu elektriskā lauka virzienā. Savukārt ja lādētu daļiņu ievieto magnētiskajā laukā, tad ar daļiņu nekas nenotiek. Bet! Ja lādēta daļiņa kustas magnētiskā laukā, tad tā nepārtraukti novirzās uz sāniem no savas kustības virziena, kustoties pa spirālei līdzīgu trajektoriju.
Kā var zināt, ka daļiņa ir lādēta? Ļoti viekārši – tā kustas ar paātrinājumu elektriskā lauka virzienā (pretējā virzienā, ja tā ir negatīvi lādēta) vai otrs veids ir apskatīties vai daļiņa novirzas uz sāniem kustoties magnētiskā laukā.
Lādētu daļiņu lādiņš var būt tikai viens, divi, vai vairāki vienības lādiņi; nevar būt daļiņa lādēta teiksim ar 1.4 vienības lādiņiem. Tā piemēram protons (ūdeņraža atoma kodols) ir pozitīvi lādēts ar vienu vienības lādiņu, bet elektrons negatīvi ar vienu vienības lādiņu.
Elektriskais un magnētiskais lauks ir cieši saistīti – mainoties vienam mainās arī otrs. Tādēļ bieži runā par elektromagnētisko lauku ar to saprotot abus divus, gan elektrisko gan magnētisko lauku.
Vienības
SI sistēma ir starptautiski vispārpieņemta dažādu fizikālu lielumu izteikšanā. Taču daudzos gadījumos gan vēsturisku, gan fizikālu apsvērumu dēļ lieto arī citas mērvienības. Šeit mēs vienīgi aprakstam mērvienības, kas ir svarīgas kosmosa fizikā.
Attālums
SI vienība ir metrs (m). Taču bez tās bieži tiek lietots
kilometrs (km), 1km=1000m.
Zemes radiuss (RE), 1RE=6371.2km. Tiek bieži lietots aprakstot attālumus Zemes magnetosfēru.
astronomiskā vienība (au), 1au=149.6 106 km. Parasti lieto aprakstot attālumus Saules sistēmā.
Laiks
SI vienība ir sekunde . Mērot lielus laika sprīžus tiek lietots arī visiem pazīstamās minūtes,stundas,dienas,gadi.
Frekvence
SI vienība ir herzs (Hz). Parasti frekvenci uzdod periodiskām parādībām, ja to periods ir mazāks par sekundi (cilvēkam patīk nevis mazi skaitļi, bet lieli). Tā piemēram, lai neteiktu, ka vilņa periods ir 0.01 s, saka, ka viļņa frekvence ir 100 Hz.
Enerģija
SI veinība ir džouls (J).
elektronvolts (eV), 1 eV=1.6 10-19 J. Ļoti bieži lietota mērvienība, fizikālu iemeslu dēļ. Ja starp diviem punktiem ir spriegums 1V (viens volts), tad vienkārši lādēta daļiņa pārvietojoties no viena punkta uz otru iegūst vai zaudē 1eV enerģijas.
Temperatūra
SI vienība ir kelvins (K). Reti tiek lietots kosmosa fizikā. Dažreiz aprakstot jonosfēru un Saules atmosfēru.
elektronvolts (eV), 1 eV = 11604 K. Tā kā temperatūra ir sistēmas daļiņu vidējā enerģija uz vienu brīvības pakāpi, tad temperatūru var izteikt enerģijas mērvienībās.