SlideShare a Scribd company logo
Math	
  for	
  Astrophysics	
  
Lecture	
  2	
  
AST	
  102,	
  Prof.	
  Rice	
  	
  
Wednesday	
  10:10-­‐11:00	
  am	
  
September	
  11,	
  2013	
  
By	
  the	
  end	
  of	
  this	
  class	
  you	
  will	
  be	
  able	
  to…	
  
•  Explain	
  why	
  scienIfic	
  notaIon	
  is	
  necessary	
  in	
  
astronomical	
  contexts	
  	
  
•  Translate	
  astronomical	
  numbers	
  between	
  scienIfic	
  
notaIon	
  and	
  wriKen	
  English	
  
•  Do	
  math	
  with	
  numbers	
  in	
  scienIfic	
  notaIon	
  
•  Work	
  with	
  metric	
  system	
  units	
  of	
  measure	
  
•  Manipulate	
  raIos	
  and	
  proporIonaliIes	
  
Numbers	
  in	
  astrophysics	
  are	
  astronomical…	
  
•  200,000,000,000	
  stars	
  in	
  the	
  Milky	
  Way	
  
Galaxy	
  
•  100,000,000,000	
  galaxies	
  in	
  the	
  Universe	
  
•  10,000,000,000,000,000,000,000	
  	
  
stars	
  in	
  the	
  Universe	
  
•  100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,
000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,
000,000,000	
  atoms	
  in	
  the	
  Universe	
  
Other	
  units	
  in	
  astrophysics	
  span	
  
many	
  orders	
  of	
  magnitude,	
  too	
  
OpIon	
  1:	
  ScienIfic	
  NotaIon	
  
•  WriKen	
  as:	
  Y	
  ×	
  10X	
  
•  Y	
  is	
  a	
  number	
  between	
  1	
  and	
  10	
  
•  X	
  is	
  the	
  exponent,	
  or	
  power	
  	
  
•  Can	
  be	
  a	
  posiIve	
  or	
  negaIve	
  number	
  
•  X	
  >	
  0	
  à	
  zeros	
  to	
  the	
  leZ	
  of	
  the	
  decimal	
  point	
  (	
  >	
  1)	
  
•  X	
  <	
  0	
  à	
  zeros	
  to	
  the	
  right	
  of	
  the	
  decimal	
  point	
  (	
  <	
  1)	
  	
  
•  X	
  =	
  0	
  à	
  100	
  =	
  1	
  
Math	
  with	
  Exponents	
  is	
  slightly	
  different…	
  
MulIply	
  à	
  add	
  the	
  exponents	
  
	
  
	
   	
   	
   	
   	
  104	
  ×	
  107	
  =	
  10(4+7)	
  =	
  1011	
  
	
  
Divide	
  à	
  subtract	
  the	
  boKom	
  exponent	
  
	
  
	
   	
   	
   	
  104	
  /107	
  =	
  104	
  ×	
  10-­‐7	
  =	
  10(4-­‐7)	
  =	
  10-­‐3	
  
	
  
(Review	
  mulIplicaIon	
  &	
  fracIons	
  if	
  you	
  need	
  to)	
  
×,	
  x,	
  *,	
  ()()	
  or,	
  e.g.	
  3π	
  	
  =	
  MulIply	
  
	
   	
   	
   	
   	
  	
  
BoKom	
  of	
  the	
  fracIon	
  is	
  a	
  negaIve	
  exponent	
  
	
  
“BoKom	
  of	
  the	
  boKom”	
  of	
  a	
  fracIon	
  à	
  top	
  
An	
  Order	
  of	
  Magnitude	
  is	
  a	
  factor	
  of	
  10	
  
Power	
   Value	
   Name	
   Power	
   Value	
   Name	
  
101	
   10	
   Ten	
   10-­‐1	
   0.1	
   Tenth	
  
102	
   100	
   Hundred	
   10-­‐2	
   0.01	
   Hundredth	
  
103	
   1,000	
   Thousand	
   10-­‐3	
   0.001	
   Thousandth	
  
106	
   1,000,000	
   Million	
   10-­‐6	
   0.000001	
   Millionth	
  
109	
   1,000,000,000	
   Billion	
   10-­‐9	
   0.000000001	
   Billionth	
  
1012	
   1,000,000,000,000	
   Trillion	
   10-­‐12	
   0.000000000001	
   Trillionth	
  
A	
  nega3ve	
  exponent	
  is	
  equivalent	
  to	
  the	
  same	
  number	
  with	
  a	
  
posiIve	
  exponent	
  on	
  the	
  boKom	
  of	
  a	
  fracIon.	
  	
  
	
  
For	
  example:	
  
	
  10-­‐3	
  =	
  1	
  /	
  103	
  =	
  1	
  /	
  1,000	
  =	
  0.001,	
  or	
  “one	
  thousandth”	
  
The	
  Metric	
  System	
  
•  Basic	
  units	
  in	
  the	
  metric	
  system	
  are	
  	
  
meters,	
  kilograms,	
  and	
  seconds	
  
•  Prefixes	
  represent	
  powers	
  of	
  ten	
  in	
  these	
  units	
  
You	
  will	
  need	
  to	
  know:	
  
	
   	
   	
   	
  CenI-­‐	
  	
  	
  10-­‐2 	
   	
   	
  	
  
	
   	
   	
   	
  Milli-­‐ 	
  	
  	
  10-­‐3 	
   	
   	
  Kilo-­‐ 	
  	
  103	
  
	
   	
   	
   	
  Micro-­‐	
  	
  10-­‐6 	
   	
   	
  Mega-­‐	
  106	
  
	
   	
   	
   	
  Nano-­‐	
  	
  	
  10-­‐9 	
   	
   	
  Giga-­‐	
  	
  	
  109	
  
OpIon	
  2:	
  Change	
  Units	
  
•  Distances	
  within	
  a	
  stellar	
  system	
  are	
  given	
  in	
  AU	
  
	
  AU	
  =	
  Astronomical	
  Unit	
  =	
  average	
  distance	
  between	
  Earth	
  &	
  Sun
	
  	
  
	
  1	
  AU	
  =	
  92,955,887.6	
  miles	
  
	
  “one	
  Astronomical	
  Unit	
  is	
  almost	
  93	
  million	
  miles”	
  
	
  
•  Distances	
  between	
  stars	
  are	
  given	
  in	
  light	
  years	
  
	
  1	
  light	
  year	
  =	
  5,878,625,373,183.608	
  miles	
  
	
  “one	
  light	
  year	
  is	
  almost	
  six	
  trillion	
  miles”	
  
	
  
•  Mass	
  is	
  expressed	
  in	
  terms	
  of	
  a	
  well-­‐known	
  object:	
  
	
  1	
  MSun	
   	
  	
  	
  =	
  1.99	
  ×	
  1030	
  kilograms	
  
	
  1	
  MJupiter	
  	
  	
  =	
  1.90	
  ×	
  1027	
  kilograms	
  
	
  1	
  MEarth	
   	
  	
  =	
  5.97	
  ×	
  1024	
  kilograms	
  
	
  
Changing	
  units	
  requires	
  a	
  conversion	
  factor	
  
•  A	
  conversion	
  factor	
  is	
  a	
  fracIon	
  equal	
  to	
  one	
  with	
  
different	
  units	
  on	
  the	
  top	
  and	
  boKom	
  
–  Say	
  a	
  movie	
  is	
  120	
  minutes	
  long	
  …	
  how	
  many	
  hours	
  is	
  that?	
  
–  1	
  hour	
  =	
  60	
  minutes	
  becomes	
  a	
  conversion	
  factor	
  
	
  
•  How	
  far	
  from	
  the	
  Sun	
  is	
  Mars	
  in	
  AU?	
  
–  Average	
  distance	
  is	
  142	
  million	
  miles	
  
–  1	
  AU	
  =	
  92,955,887.6	
  miles	
  
Distance	
  	
  =	
  	
  1.42	
  ×	
  108	
  miles	
  	
  	
  ×	
  	
  	
  	
  	
  	
  1	
  AU	
  	
   	
  	
  =	
  	
  (1.42/9.3)	
  ×	
  101	
  	
  AU	
  	
  
	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  9.3	
  ×	
  107	
  miles	
  	
  
	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
   	
  ≈	
  1.5	
  AU	
  
How	
  many	
  miles	
  are	
  in	
  1	
  AU,	
  
expressed	
  in	
  scienIfic	
  notaIon?	
  
9.3	
  ×	
  107	
  	
  
93	
  ×	
  106	
  	
  
93,000,000	
  
0.93	
  ×	
  108	
  	
  
How	
  many	
  miles	
  are	
  in	
  1	
  AU,	
  
expressed	
  in	
  scienIfic	
  notaIon?	
  
9.3	
  ×	
  107	
  	
  
Step	
  1:	
  93	
  million	
  miles	
  à	
  93,000,000	
  
	
  
Step	
  2:	
  93,000,000	
  =	
  9.3	
  ×	
  107	
  
How	
  far	
  is	
  Neptune	
  from	
  the	
  Sun	
  in	
  miles?	
  
•  First,	
  handle	
  coefficients	
  
•  Then,	
  handle	
  exponents	
  
•  Last,	
  combine	
  coefficient	
  and	
  exponent	
  
Average	
  distance	
  of	
  Neptune	
  is	
  30	
  AU	
  à	
  3.0	
  ×	
  101	
  AU	
  	
  
1	
  AU	
  =	
  93	
  million	
  miles	
  à	
  9.3	
  ×	
  107	
  miles	
  
	
  
Step	
  1:	
  3.0	
  ×	
  9.3	
  =	
  27.9	
  
Step	
  2:	
  101	
  	
  ×	
  107	
  =	
  10(1+7)=108	
  
Step	
  3:	
  27.9	
  ×	
  108	
  =	
  2.79	
  ×	
  109	
  
Step	
  4:	
  2.79	
  ×	
  109	
  à	
  	
  3	
  billion	
  miles	
  	
  
We	
  can	
  use	
  ra3os	
  to	
  make	
  large	
  numbers	
  
more	
  understandable	
  
Example:	
  How	
  many	
  Imes	
  more	
  
massive	
  is	
  the	
  Sun	
  than	
  Jupiter?	
  
	
  
1	
  MSun	
   	
  	
  =	
  1.99	
  ×	
  1030	
  kg	
  
1	
  MJupiter	
  =	
  1.90	
  ×	
  1027	
  kg	
  
	
  
The	
  Sun	
  is	
  about	
  1,000	
  Imes	
  
more	
  massive	
  than	
  Jupiter.	
  
	
  
How	
  many	
  Imes	
  more	
  massive	
  is	
  
the	
  Sun	
  than	
  Earth?	
  
1	
  MSun	
   	
  	
  =	
  1.99	
  ×	
  1030	
  kg	
  
1	
  MEarth	
  	
  	
  =	
  5.97	
  ×	
  1024	
  kg	
  
one	
  hundred	
  million	
  
one	
  hundred	
  thousandth	
  
three	
  hundred	
  thousand	
  
two	
  million	
  
How	
  many	
  Imes	
  more	
  massive	
  is	
  
the	
  Sun	
  than	
  Earth?	
  
1	
  MSun	
   	
  	
  =	
  1.99	
  ×	
  1030	
  kg	
  
1	
  MEarth	
  	
  	
  =	
  5.97	
  ×	
  1024	
  kg	
  
three	
  hundred	
  thousand	
  
Step	
  1:	
  1.99/5.97	
  ≈	
  2/6	
  =	
  0.333	
  
Step	
  2:	
  1030/1024	
  =	
  10(30-­‐24)=106	
  
Step	
  3:	
  0.333	
  ×	
  106	
  =	
  3.33	
  ×	
  105	
  
Step	
  4:	
  3.33	
  ×	
  105	
  à	
  	
  330,000	
  	
  
It	
  takes	
  about	
  two	
  hours	
  to	
  drive	
  from	
  CSI	
  to	
  AtlanIc	
  City.	
  
How	
  long	
  will	
  it	
  take	
  if	
  you	
  drive	
  twice	
  as	
  fast?	
  
Time	
  =	
  Distance	
  /	
  Velocity	
  
Ta	
  =	
  Da	
  /	
  Va	
  
What	
  stays	
  the	
  same?	
  
Ta	
  ∝	
  	
  1	
  /	
  Va	
  
Vb	
  =	
  2	
  Va	
  
Tb	
  	
  ∝	
  1	
  /	
  Vb	
  =	
  1	
  /2Va	
  =	
  ½	
  Ta	
  
	
  
We	
  can	
  use	
  propor3onali3es	
  to	
  make	
  
equaIons	
  more	
  understandable	
  
The	
  volume	
  of	
  a	
  sphere	
  is	
  V	
  =	
  4/3	
  π	
  R3.	
  
Which	
  proporIonality	
  is	
  correct?	
  
V	
  ∝	
  π	
  R3	
  	
  
V	
  ∝	
  4/3	
  π	
  R3	
  	
  
V	
  ∝	
  4/3	
  	
  R3	
  	
  
V	
  ∝	
  R3	
  	
  
Sphere	
  A	
  has	
  a	
  radius	
  twice	
  as	
  large	
  as	
  Sphere	
  B.	
  
What	
  is	
  the	
  raIo	
  of	
  volumes	
  of	
  the	
  spheres?	
  
Va	
  /	
  Vb	
  =	
  1/8	
  
Va	
  /	
  Vb	
  =	
  8	
  
Va	
  /	
  Vb	
  =	
  4/3	
  
Va	
  /	
  Vb	
  =	
  3/4	
  
For	
  Next	
  Class	
  
•  Read	
  SecIons	
  4.1-­‐2	
  for	
  	
  
How	
  The	
  Universe	
  Works:	
  	
  
MoIon	
  &	
  Energy	
  
	
  
•  Mastering	
  Astronomy	
  Homework	
  1	
  
due	
  Sunday,	
  September	
  15	
  
•  Register	
  for	
  Mastering	
  Astronomy,	
  
take	
  HW	
  poll,	
  sign	
  up	
  for	
  Dropbox	
  

More Related Content

More from Dr Robert Craig PhD

Hofstra Living environment Dr Rob
Hofstra Living environment Dr RobHofstra Living environment Dr Rob
Hofstra Living environment Dr Rob
Dr Robert Craig PhD
 
pdf (4) 4.pdf
pdf (4) 4.pdfpdf (4) 4.pdf
pdf (4) 4.pdf
Dr Robert Craig PhD
 
Mastering_Assignments.pdf.pdf
Mastering_Assignments.pdf.pdfMastering_Assignments.pdf.pdf
Mastering_Assignments.pdf.pdf
Dr Robert Craig PhD
 
Lecture0.pdf
Lecture0.pdfLecture0.pdf
Lecture0.pdf
Dr Robert Craig PhD
 
lecture 11 of 12 ves 1.pptx
lecture 11 of 12 ves 1.pptxlecture 11 of 12 ves 1.pptx
lecture 11 of 12 ves 1.pptx
Dr Robert Craig PhD
 
Chapter 2-Your text book ves 5.pptx
Chapter 2-Your text book ves 5.pptxChapter 2-Your text book ves 5.pptx
Chapter 2-Your text book ves 5.pptx
Dr Robert Craig PhD
 
Brown dwarfs and planets jaslyn.pdf
Brown dwarfs and planets jaslyn.pdfBrown dwarfs and planets jaslyn.pdf
Brown dwarfs and planets jaslyn.pdf
Dr Robert Craig PhD
 
Day 1 Martin file from syllabus ves 5.pptx
Day 1 Martin file from syllabus ves 5.pptxDay 1 Martin file from syllabus ves 5.pptx
Day 1 Martin file from syllabus ves 5.pptx
Dr Robert Craig PhD
 
Astronomy chapter 1 power point.pptx
Astronomy chapter 1 power point.pptxAstronomy chapter 1 power point.pptx
Astronomy chapter 1 power point.pptx
Dr Robert Craig PhD
 
5Page43 how to classify stars parkslope heard from Annie.pdf
5Page43 how to classify stars parkslope  heard from Annie.pdf5Page43 how to classify stars parkslope  heard from Annie.pdf
5Page43 how to classify stars parkslope heard from Annie.pdf
Dr Robert Craig PhD
 
1-D Kinematics AP Lab Graphing.docx
1-D Kinematics AP Lab Graphing.docx1-D Kinematics AP Lab Graphing.docx
1-D Kinematics AP Lab Graphing.docx
Dr Robert Craig PhD
 
03 - Average Rates of Changec Cameron 1 Sara Hill.pdf
03 - Average Rates of Changec Cameron 1 Sara Hill.pdf03 - Average Rates of Changec Cameron 1 Sara Hill.pdf
03 - Average Rates of Changec Cameron 1 Sara Hill.pdf
Dr Robert Craig PhD
 
5.4- Measuring the Earth with Eratosthenes. Ves 2.pdf
5.4- Measuring the Earth with Eratosthenes. Ves 2.pdf5.4- Measuring the Earth with Eratosthenes. Ves 2.pdf
5.4- Measuring the Earth with Eratosthenes. Ves 2.pdf
Dr Robert Craig PhD
 
4.6- The Wanderers ves 7.pptx
4.6- The Wanderers ves 7.pptx4.6- The Wanderers ves 7.pptx
4.6- The Wanderers ves 7.pptx
Dr Robert Craig PhD
 
chapter 2 redone parkslope ves 4.pdf
chapter 2 redone parkslope ves 4.pdfchapter 2 redone parkslope ves 4.pdf
chapter 2 redone parkslope ves 4.pdf
Dr Robert Craig PhD
 
4.6- The Wanderers ves 7.pptx
4.6- The Wanderers ves 7.pptx4.6- The Wanderers ves 7.pptx
4.6- The Wanderers ves 7.pptx
Dr Robert Craig PhD
 
season_path_of_the_sun_and_latitude.pdf
season_path_of_the_sun_and_latitude.pdfseason_path_of_the_sun_and_latitude.pdf
season_path_of_the_sun_and_latitude.pdf
Dr Robert Craig PhD
 
phys40115050-course-outline.pdf
phys40115050-course-outline.pdfphys40115050-course-outline.pdf
phys40115050-course-outline.pdf
Dr Robert Craig PhD
 
Phy100sp20_Lec2.pdf
Phy100sp20_Lec2.pdfPhy100sp20_Lec2.pdf
Phy100sp20_Lec2.pdf
Dr Robert Craig PhD
 

More from Dr Robert Craig PhD (20)

Hofstra Living environment Dr Rob
Hofstra Living environment Dr RobHofstra Living environment Dr Rob
Hofstra Living environment Dr Rob
 
pdf (4) 4.pdf
pdf (4) 4.pdfpdf (4) 4.pdf
pdf (4) 4.pdf
 
Mastering_Assignments.pdf.pdf
Mastering_Assignments.pdf.pdfMastering_Assignments.pdf.pdf
Mastering_Assignments.pdf.pdf
 
Lecture0.pdf
Lecture0.pdfLecture0.pdf
Lecture0.pdf
 
lecture 11 of 12 ves 1.pptx
lecture 11 of 12 ves 1.pptxlecture 11 of 12 ves 1.pptx
lecture 11 of 12 ves 1.pptx
 
Chapter 2-Your text book ves 5.pptx
Chapter 2-Your text book ves 5.pptxChapter 2-Your text book ves 5.pptx
Chapter 2-Your text book ves 5.pptx
 
Brown dwarfs and planets jaslyn.pdf
Brown dwarfs and planets jaslyn.pdfBrown dwarfs and planets jaslyn.pdf
Brown dwarfs and planets jaslyn.pdf
 
Day 1 Martin file from syllabus ves 5.pptx
Day 1 Martin file from syllabus ves 5.pptxDay 1 Martin file from syllabus ves 5.pptx
Day 1 Martin file from syllabus ves 5.pptx
 
Astronomy chapter 1 power point.pptx
Astronomy chapter 1 power point.pptxAstronomy chapter 1 power point.pptx
Astronomy chapter 1 power point.pptx
 
5Page43 how to classify stars parkslope heard from Annie.pdf
5Page43 how to classify stars parkslope  heard from Annie.pdf5Page43 how to classify stars parkslope  heard from Annie.pdf
5Page43 how to classify stars parkslope heard from Annie.pdf
 
1-D Kinematics AP Lab Graphing.docx
1-D Kinematics AP Lab Graphing.docx1-D Kinematics AP Lab Graphing.docx
1-D Kinematics AP Lab Graphing.docx
 
03 - Average Rates of Changec Cameron 1 Sara Hill.pdf
03 - Average Rates of Changec Cameron 1 Sara Hill.pdf03 - Average Rates of Changec Cameron 1 Sara Hill.pdf
03 - Average Rates of Changec Cameron 1 Sara Hill.pdf
 
5.4- Measuring the Earth with Eratosthenes. Ves 2.pdf
5.4- Measuring the Earth with Eratosthenes. Ves 2.pdf5.4- Measuring the Earth with Eratosthenes. Ves 2.pdf
5.4- Measuring the Earth with Eratosthenes. Ves 2.pdf
 
4.6- The Wanderers ves 7.pptx
4.6- The Wanderers ves 7.pptx4.6- The Wanderers ves 7.pptx
4.6- The Wanderers ves 7.pptx
 
Physics chapter 1.docx
Physics chapter 1.docxPhysics chapter 1.docx
Physics chapter 1.docx
 
chapter 2 redone parkslope ves 4.pdf
chapter 2 redone parkslope ves 4.pdfchapter 2 redone parkslope ves 4.pdf
chapter 2 redone parkslope ves 4.pdf
 
4.6- The Wanderers ves 7.pptx
4.6- The Wanderers ves 7.pptx4.6- The Wanderers ves 7.pptx
4.6- The Wanderers ves 7.pptx
 
season_path_of_the_sun_and_latitude.pdf
season_path_of_the_sun_and_latitude.pdfseason_path_of_the_sun_and_latitude.pdf
season_path_of_the_sun_and_latitude.pdf
 
phys40115050-course-outline.pdf
phys40115050-course-outline.pdfphys40115050-course-outline.pdf
phys40115050-course-outline.pdf
 
Phy100sp20_Lec2.pdf
Phy100sp20_Lec2.pdfPhy100sp20_Lec2.pdf
Phy100sp20_Lec2.pdf
 

Lecture2.pdf

  • 1. Math  for  Astrophysics   Lecture  2   AST  102,  Prof.  Rice     Wednesday  10:10-­‐11:00  am   September  11,  2013  
  • 2. By  the  end  of  this  class  you  will  be  able  to…   •  Explain  why  scienIfic  notaIon  is  necessary  in   astronomical  contexts     •  Translate  astronomical  numbers  between  scienIfic   notaIon  and  wriKen  English   •  Do  math  with  numbers  in  scienIfic  notaIon   •  Work  with  metric  system  units  of  measure   •  Manipulate  raIos  and  proporIonaliIes  
  • 3. Numbers  in  astrophysics  are  astronomical…   •  200,000,000,000  stars  in  the  Milky  Way   Galaxy   •  100,000,000,000  galaxies  in  the  Universe   •  10,000,000,000,000,000,000,000     stars  in  the  Universe   •  100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000, 000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000, 000,000,000  atoms  in  the  Universe   Other  units  in  astrophysics  span   many  orders  of  magnitude,  too  
  • 4. OpIon  1:  ScienIfic  NotaIon   •  WriKen  as:  Y  ×  10X   •  Y  is  a  number  between  1  and  10   •  X  is  the  exponent,  or  power     •  Can  be  a  posiIve  or  negaIve  number   •  X  >  0  à  zeros  to  the  leZ  of  the  decimal  point  (  >  1)   •  X  <  0  à  zeros  to  the  right  of  the  decimal  point  (  <  1)     •  X  =  0  à  100  =  1  
  • 5. Math  with  Exponents  is  slightly  different…   MulIply  à  add  the  exponents              104  ×  107  =  10(4+7)  =  1011     Divide  à  subtract  the  boKom  exponent            104  /107  =  104  ×  10-­‐7  =  10(4-­‐7)  =  10-­‐3    
  • 6. (Review  mulIplicaIon  &  fracIons  if  you  need  to)   ×,  x,  *,  ()()  or,  e.g.  3π    =  MulIply               BoKom  of  the  fracIon  is  a  negaIve  exponent     “BoKom  of  the  boKom”  of  a  fracIon  à  top  
  • 7. An  Order  of  Magnitude  is  a  factor  of  10   Power   Value   Name   Power   Value   Name   101   10   Ten   10-­‐1   0.1   Tenth   102   100   Hundred   10-­‐2   0.01   Hundredth   103   1,000   Thousand   10-­‐3   0.001   Thousandth   106   1,000,000   Million   10-­‐6   0.000001   Millionth   109   1,000,000,000   Billion   10-­‐9   0.000000001   Billionth   1012   1,000,000,000,000   Trillion   10-­‐12   0.000000000001   Trillionth   A  nega3ve  exponent  is  equivalent  to  the  same  number  with  a   posiIve  exponent  on  the  boKom  of  a  fracIon.       For  example:    10-­‐3  =  1  /  103  =  1  /  1,000  =  0.001,  or  “one  thousandth”  
  • 8. The  Metric  System   •  Basic  units  in  the  metric  system  are     meters,  kilograms,  and  seconds   •  Prefixes  represent  powers  of  ten  in  these  units   You  will  need  to  know:          CenI-­‐      10-­‐2                Milli-­‐      10-­‐3      Kilo-­‐    103          Micro-­‐    10-­‐6      Mega-­‐  106          Nano-­‐      10-­‐9      Giga-­‐      109  
  • 9. OpIon  2:  Change  Units   •  Distances  within  a  stellar  system  are  given  in  AU    AU  =  Astronomical  Unit  =  average  distance  between  Earth  &  Sun      1  AU  =  92,955,887.6  miles    “one  Astronomical  Unit  is  almost  93  million  miles”     •  Distances  between  stars  are  given  in  light  years    1  light  year  =  5,878,625,373,183.608  miles    “one  light  year  is  almost  six  trillion  miles”     •  Mass  is  expressed  in  terms  of  a  well-­‐known  object:    1  MSun        =  1.99  ×  1030  kilograms    1  MJupiter      =  1.90  ×  1027  kilograms    1  MEarth      =  5.97  ×  1024  kilograms    
  • 10. Changing  units  requires  a  conversion  factor   •  A  conversion  factor  is  a  fracIon  equal  to  one  with   different  units  on  the  top  and  boKom   –  Say  a  movie  is  120  minutes  long  …  how  many  hours  is  that?   –  1  hour  =  60  minutes  becomes  a  conversion  factor     •  How  far  from  the  Sun  is  Mars  in  AU?   –  Average  distance  is  142  million  miles   –  1  AU  =  92,955,887.6  miles   Distance    =    1.42  ×  108  miles      ×            1  AU        =    (1.42/9.3)  ×  101    AU                                    9.3  ×  107  miles                          ≈  1.5  AU  
  • 11. How  many  miles  are  in  1  AU,   expressed  in  scienIfic  notaIon?   9.3  ×  107     93  ×  106     93,000,000   0.93  ×  108    
  • 12. How  many  miles  are  in  1  AU,   expressed  in  scienIfic  notaIon?   9.3  ×  107     Step  1:  93  million  miles  à  93,000,000     Step  2:  93,000,000  =  9.3  ×  107  
  • 13. How  far  is  Neptune  from  the  Sun  in  miles?   •  First,  handle  coefficients   •  Then,  handle  exponents   •  Last,  combine  coefficient  and  exponent   Average  distance  of  Neptune  is  30  AU  à  3.0  ×  101  AU     1  AU  =  93  million  miles  à  9.3  ×  107  miles     Step  1:  3.0  ×  9.3  =  27.9   Step  2:  101    ×  107  =  10(1+7)=108   Step  3:  27.9  ×  108  =  2.79  ×  109   Step  4:  2.79  ×  109  à    3  billion  miles    
  • 14. We  can  use  ra3os  to  make  large  numbers   more  understandable   Example:  How  many  Imes  more   massive  is  the  Sun  than  Jupiter?     1  MSun      =  1.99  ×  1030  kg   1  MJupiter  =  1.90  ×  1027  kg     The  Sun  is  about  1,000  Imes   more  massive  than  Jupiter.    
  • 15. How  many  Imes  more  massive  is   the  Sun  than  Earth?   1  MSun      =  1.99  ×  1030  kg   1  MEarth      =  5.97  ×  1024  kg   one  hundred  million   one  hundred  thousandth   three  hundred  thousand   two  million  
  • 16. How  many  Imes  more  massive  is   the  Sun  than  Earth?   1  MSun      =  1.99  ×  1030  kg   1  MEarth      =  5.97  ×  1024  kg   three  hundred  thousand   Step  1:  1.99/5.97  ≈  2/6  =  0.333   Step  2:  1030/1024  =  10(30-­‐24)=106   Step  3:  0.333  ×  106  =  3.33  ×  105   Step  4:  3.33  ×  105  à    330,000    
  • 17. It  takes  about  two  hours  to  drive  from  CSI  to  AtlanIc  City.   How  long  will  it  take  if  you  drive  twice  as  fast?   Time  =  Distance  /  Velocity   Ta  =  Da  /  Va   What  stays  the  same?   Ta  ∝    1  /  Va   Vb  =  2  Va   Tb    ∝  1  /  Vb  =  1  /2Va  =  ½  Ta     We  can  use  propor3onali3es  to  make   equaIons  more  understandable  
  • 18. The  volume  of  a  sphere  is  V  =  4/3  π  R3.   Which  proporIonality  is  correct?   V  ∝  π  R3     V  ∝  4/3  π  R3     V  ∝  4/3    R3     V  ∝  R3    
  • 19. Sphere  A  has  a  radius  twice  as  large  as  Sphere  B.   What  is  the  raIo  of  volumes  of  the  spheres?   Va  /  Vb  =  1/8   Va  /  Vb  =  8   Va  /  Vb  =  4/3   Va  /  Vb  =  3/4  
  • 20. For  Next  Class   •  Read  SecIons  4.1-­‐2  for     How  The  Universe  Works:     MoIon  &  Energy     •  Mastering  Astronomy  Homework  1   due  Sunday,  September  15   •  Register  for  Mastering  Astronomy,   take  HW  poll,  sign  up  for  Dropbox