”I rymden kan ingen höra dig gråta” Världsbild förändras … Varje tro har sitt sätt att förklara världens /universums uppkomst • Egypten (för 5000 år sedan) • Jorden är platt skiva med kupol ovanför, där solen, månen, planeterna och stjärnorna fästade. • Grekland (600-100 f.Kr.) • Jorden är rund (sjöfararens observationer, Aristoteles observationer vid månförmörkelse) • Grekland (150 e.Kr. ) • Geocentriska modell – Orörliga, runda Jorden ligger i universums centrum(astronomen Ptolemaios) • Polen (1500-talet) • Heliocentriska modell - Solen. i centrum . Planeterna satt fast på klotrunda kristallsfärer och rör sig i cirkelformade banor runt solen. (präst och astronom Nikolaus Kopernikus) • Tyskland (1600 talet) • • • Heliocentriska modell utvecklas av Johannes Kepler (matematiker och astronom)– ellipsformade planetbanor Galileo Galilei använde första gånger teleskop för sina observationer av planeter. Isaac Newton förklarade planeternas rörelse som en följd av gravitation Vetenskapen idag: BigBang - teori 2 Allt har en början… En enorm explosion Expansion (utvidgning) 3 Big Bang – Den stora smällen Snabb utvidgning från koncentrerat tillstånd Mycket som talar för denna teori Ingenting som talar emot! 4 Universums uppkomst …och en fortsättning Efter Big bang Direkt efter utvidgningen –extremt VARMT! Neutroner, protoner och elektroner bildades = MATERIA • Efter ca 100 000 år förenades protoner & elektroner till s.k. väteatomer Big Bang Skedde för ca 15 miljarder år sedan Före smällen – Ej materia, ej tid Endast en het soppa av strålning (Energi) Energin expanderade och temperaturen sjönk… så småningom! 6 Efter Big Bang Precis efter Big Bang växte universum explosivt! Inom loppet av 10-35 sekunder blev universum upp 10100 gånger större Universum består endast av laddade partiklar: protoner och elektroner Efter ca 380 000 år börjar dessa att rekombinera till neutrala atomer av typ väte och helium 7 Universums uppkomst Efter Big bang • Universum fortsatte att utvidgas • Stjärnor & galaxer bildades ur gas- & stoftmoln Vilken är vår galax? Vintergatan, vår galax ca 12 miljarder år gammal Universums uppkomst Efter ytterligare 400 miljoner år uppstod de första stjärnorna Stjärnor har samlats i galaxer och galaxer i galaxhoppar Universum fick långsamt den form som det har i dag med sina miljarder galaxer Vintergatan, vår galax ca 12 miljarder år gammal 9 Universums uppkomst Belägg för Big bang-teorin: • Framförallt att universum utvidgas Hur kan man veta att universum utvidgas? När man tittar på avlägsna galaxer så ser man att ju längre bort de är, desto fortare rör de sig bort från oss. Detta är kännetecknet på att något expanderar. Cern skapar Big Bang i mikroformat • 2010-12-07 • Den stora partikelkrossaren LHC (Large Hadron Collider ) vid Cern i Schweiz har nu åstadkommit vad som beskrivs som ett Big Bang i miniatyr • Ett återskapande av förutsättningarna vid universums tillkomst. • Det har man gjort genom att låta blyjoner (Pb+4) kollidera i superfart, varvid man uppnår en temperatur på 10 triljoner grader C. • I det läget förvandlas blyjonerna till en så kallad kvark-gluonplasma med egenskaper som motsvarar universum någon miljondels sekund efter den stora ur-smällen 11 Universums uppkomst Universum utvidgas • Einstein först ut, universum kan inte vara statiskt! Tvivlade dock I slutet av 1920-talet, Hubble stärkte denna teori Alla galaxer avlägsnar sig från varandra Teorin om Big bang • Tre observationer • Rödförskjutning. Universum expanderar. • Kosmisk bakgrundsstrålning. Rester från en enorm explosion. • Mängden lätta grundämnen i förhållande till tunga grundämnen. Solens ursprung Solen är en stjärna En stjärna bildas genom att stoftrika gasmoln dras samman Solen bildades för ca 5 miljarder år sedan Solen är lysande och avger värme – VARFÖR? 14 Solsystemets uppkomst • Format ur stort moln av gas och stoft för 4,6 miljarder år sedan genom gravitationen i molnet • H, He och lite Li bildades kort efter Big Bang • Ämnen med tyngre atomkärnor än Li bildades i stjärnor som exploderat. (Universum massa är till 98% H och He. Jordens massa är till 0,15% H och He). • Många iskorn och istäckta stoftkorn av tyngre grundämnen var spridda i nebulosan som bestod mest av H och He. • Gasen och stoftet föll genom gravitationen mot centrum. • Densiteten och trycket i centrum ökade. • Protosolen bildades. • Temperaturen steg eftersom atomerna rörde sig allt snabbare i centrum. • Värmestrålning från protosolen (inte fusion än) • Första stjärnorna bildades troligen under de första hundratals miljoner åren och bestod bara av H, He och Li. • Stjärnor bildar de uppåt 90 övriga naturligt förekommande grundämnena genom fusion. • En stor del av denna materia kastas ut i rymden vid slutet av stjärnornas liv • En del av detta kommer ingå i nya stjärnor och i planeter. • Vi består av stjärnstoft! Kroppar i Solsystemet • Solen • 8 planeter (Merkurius, Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus). De flesta har månar. • 5 dvärgplaneter (Ceres, Pluto, Eris, Makemake, Haumea) • Asteroider (planetoider innanför Jupiter) • Centaurer (planetoider mellan Jupiter och Neptunus) • Transneptunska objekt (exkl. dvärgplaneterna) • Kometer • Meteoroider Solsystemets massa (beräkningar 1995) Solen 99,8 % Jupiter 0,1 % Kometer 0,05 % Övriga planeter 0,04 % Satelliter och ringar 0,00005 % Asteroider o liknande 0,000 002 % Stoft och splitter 0,000 000 1 % Planet • i bana runt solen • har tillräckligt stor massa så att dess gravitation knådar den till sfärisk form • genom sin gravitation har rensat området kring sin bana. Månar Jorden Mars Jupiter Saturnus Uranus Neptunus 1 2 67 62 27 14 Flera dvärgplaneter och asteroider har månar Månar Jorden Mars Jupiter Saturnus Uranus Neptunus 1 2 67 62 27 14 Flera dvärgplaneter och asteroider har månar Merkurius Från Messenger (http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/pics/CW0131775256F_web.png 18jan 2009) Merkurius och Venus Merkurius Medelavstånd från Solen: Rotationstid Omloppstid Ekvatorsdiameter Max magnitud Yttemperatur: Solens medeldiameter från Merkurius: 0,38 AE (57 910 000 km) 58,646 dygn 87,969 dygn (1,5 ggr rotationstiden) 4 880 km (minsta planeten) (mindre än Ganymedes och Titan, men mer än 2 gånger större massa) -1,9 +400 °C dag -200 °C natt (Största temperaturvariationerna av planeterna i Solsystemet) 1°22’40” Merkurius (forts) • Har faser • Inom 28° från solen sedd härifrån • Relativt svår att observera, speciellt från Sverige och andra områden nära polerna. • Känd sedan åtminstone Sumerernas tid (2000-t f. Kr.) Venus Medelavstånd från Solen: Omloppstid Ekvatorsdiameter Mass 0,72 AE (108 milj km) 224,701 dygn 12 103 km 4,869 · 1024 kg (Jorden: 6,0 · 1024 kg) Kallas ibland Jordens systerplanet Axelns lutning 177,36° Rotationstid 243,02 dygn Visar alltid samma yta mot Jorden när den är närmast. Man vet inte om det är en tillfällighet. Venus (Från Galileo 1990) Venus (forts.) Max magnitud Atmosfärstryck vid ytan Medeltemperatur vid ytan: Atmosfär -4,4 9,2 MPa (92 ggr jordens) 480 °C (bly smälter) CO2: 96%, N: 3+% • Inom 48° från Solen sedd från Jorden • Starka vindar vid molntopparna (350 km/h). Några få km/h vid ytan • Venus hade troligen en gång mycket vatten, som jorden, men det kokade bort. Som det skulle gjort på Jorden om den legat lite närmare Solen. Vi kan lära oss mycket om Jorden genom att studera Venus. • Få kratrar <- ung yta, som Jorden • Mest mjukt rullande slätter med små höjdskillnader. Venus faser och skenbara storlek Växthuseffekten på Venus Jorden (Tellus) Massa Medelavstånd från Solen 5, 9737 kvadriljoner kg 149 597 870 691 m (1 astronomisk enhet (1 AE)) 365,26 dygn 12 800 km Omloppstid Diameter Banans excentricitet 0,017 Axelns lutning mot banplanet 23,5° Rotationstid 23 h 56 min 4 s Banans lutning mot solens ekvator 7.25° This method leads to a value of pi approximately equal to 3.16049 Total solförmörkelse Australien 4 december 2002 (www.gsfc.nasa.gov/topstory/2002/1204eclipse.html, 30 mars 2006) Mars Medelavstånd från Solen 1,5 AE Omloppstid 687 dygn (1,88 år) Ekvatorsdiameter 6794 km (0,5 ggr jordens) Banans lutning mot jordbanans plan 1,85° Banans excentricitet 0,093 (jorden: 0,02) Axellutning 25,2° Rotationstid 24h 37min 22s Max magnitud -2,9 Atmosfärstryck vid ytan 600 Pa (0,6 % av jordens) Temperatur vid ytan -110 - 10 °C Atmosfär CO2: 95 %, N, Ar, lite O Olympus Mons Solsystemets största vulkan. 24 km hög, 550 km tvärs över. Storleken möjlig pga låg gravitation och frånvaron av tektonik på ytan. (Jordens största vulkan: Mauna Kea, Hawaii, 9 km hög, 120 km tvärsöver). Från Mariner 9 som kretsade kring Mars 1971-72 (NASA) Opportunity och Curiosity • Bilar som undersöker geologin på Mars och sänder tillbaka bilder • Opportunity landade 2004 och Curiosity 2012 Marsbild tagen av Spirit (bil som nu verkar död) (www.jpl.nasa.gov/missions/mer/ 13 mars 2006) Ansikten på Mars Ansiktet på Mars Kratern Glada ansiktet Solnedgång på Mars Från bilen Spirit 2005 (www.nasa.gov/lb/multimedia/imagegallery/image_feature_347.html 16 mars 2006) Dvärgplaneter • Himlakropp i bana kring solen • Tillräcklig massa för att göras rund av sin gravitation, men som ej rensat bort alla planetesimaler kring omloppsbanan. • Tillräcklig massa för att övervinna stelkroppskrafterna och uppnå hydrostatisk jämvikt. • Ej att förväxla med småplaneter • Begreppet infördes 2006, orsakad av upptäckten av flera transneptunska objekt som konkurrerade med Pluto i storlek och slutligen upptäckten av Eris som är större. Jupiter Massa Omloppstid Ekvatorsdiameter 1 900 kvadriljoner kg 11,862 år 142 984 km Jupiter (forts.) Rotationstid vid ekvatorn Max magnitud Medeltemperatur Yttryck Magnetosfären 9 h 50 min -2,94 c:a -110 °C >>1000 bar 7 milj km mot solen, Nästan till Saturnus bana Vinkelstorlek från Jorden 30” - 49” Jupiters kärna • troligen av sten och metall (samma material som hos terrestra planeterna) • Innehåller bara 4 % av massan (13 jordmassor). • 10 000 km radie <-trycket från resten av Jupiter. • C:a 70 milj atm och ungefär 25 000 K i centrum Jupiter (forts.) Ovan kärnan ligger merparten av planeten i form av flytande metalliskt väte. Denna exotiska väteform är möjlig bara vid trycket < 4 miljoner bar, som i Jupiters och Saturnus inre. Jupiter, Röda fläcken, Io och Callistos skugga Sammansatt av >1000 bilder 15 dec. 2002 7.19-8.42 UT Söder är upp (antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap030227.html, 20 mars 2006) Minimagnituder för Jupiters största månar Ganymedes 4,6 Io Europa Callisto Jfr Uranus 5,5 5,0 5,3 5,6 Saturnus ringar • C:a 10 m tjocka • av partiklar från cm-storlek till 10 m. • Lätt laxfärgade. Tyder på spår av organiska molekyler, som ofta har liknande färg. Sydsken på Saturnus (Från Hubble) (hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/2005/06/image/d 29 mars 2006) Vad är detta? Tethys skuggar Saturnus ringar (Från Cassini Equinox Mission Website) Dione (1126 km diameter) och Enceladus (505 km) I blått ljus februari 2005 på 2,6 milj. km avstånd från Saturnus. Cassini Cassini Konstgjord satellit kring Saturnus NASA/ESA projekt Anlände 2004 Kretsar kring Saturnus och sänder data till 2017 då den skall falla kontrollerat in i Saturnus atmosfär Cassini Uppskjutningen 1997 Kennedy Space Center vid Cape Canaveral, Florida Uranus Medelavstånd från Solen: 19 AE Omloppstid 84 år Ekvatorsdiameter 51 000 km (4 ggr jordens) Månar 27 (21 namngivna) Upptäcktes 1781 av Willian Herschel och utvidgade solsystemets kända gräns första gången i nyare tid. Neptunus Medelavstånd från Solen: Omloppstid Solens medeldiameter sedd från Neptunus 30 AE 165 år 1’ Solen Grekerna kallade den Helios, romarna Sol Massa 1 989 kvadrilljoner ton (1,989 · 1030 kg) Radie 6,96 · 105 km Genomsnittlig vinkeldiameter 32’ Rotationstid ekvatorn: 25 d polerna: 35 d Solen Yttemp 5800 K Centraltemp 15,5 · 106 K Tryck i centrum 250 miljarder atm Densitet i centrum 150 000 kg/m3 Luminositet 3,90 · 1026 W 700 milj. ton H -> 695 milj. ton He + 5 milj ton γ-strålning varje s. Förs ut genom succesiva absorptioner och re-emissioner och slutligen konvektion Solen just nu (sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime-images.html, 2 februari 2015) Flares En av de mest spektakulära som setts. Lyfts av magnetiska krafter från Solen. Sträcker över 588 000 km av solytan. Från NASA:s rymdstation Skylab, 19 december 1973. (www.solarviews.com/cap/sun/sun.htm 30 mars 2006) Solen (forts.) • Brinner fridfullt runt 5 miljarder år till, men luminositeten kommer ungefär fördubblas • Om 2,5 miljarder år har jordens vatten förångats och sista livet dött (www.discover.com/issues/may-93/departments/avisionoftheend222/) om inte förutsättningarna ändrats. Månen • Ger oss tidvatten Månen • Det tar 29,5 dygn för månen att rotera runt jorden. • Det är en bunden rotation, det vill säga att det alltid är samma sida som är mot oss. • Månen lyser inte utan det är solen strålar som studsar på månen och sedan till jorden. Månfaserna Fullmåne Nymåne Halvmåne solförmörkelse Utseende Saknar atmosfär Det gör att stenar och annat inte brinner upp utan slår ner på månen Asteroider • Stora stenblock som kretsar kring solen. • De flesta finns i ett bälte mellan Mars och Jupiter Kometer • En komet består av is och grus. • kretsar kring solen. • När de närmar sig solen smälter isen och vattnet förångas, den får en svans Solen • Solen är en relativ liten stjärna • Solen består av helium och väte, två gaser. De första ämnena i vårt periodiska system • I solens mitt är det 10-20 miljoner grader • Inuti solen är det fusion det vill säga att väte slås ihop och blir helium. Det blir energi som strålar mot bland annat jorden. Varje sekund är det fyra miljoner ton som omvandlas. Olika stjärnor Hur var stjärnan är bestämmer vilken färg den får. Varmare än 10 000 grader . Då är det en vit dvärgstjärna. ca 6 000 grader . Då är det en gul dvärgstjärna. Solen är en gul dvärgstjärna ca 3 000 grader . Då är det en röd jättestjärna. En typisk röd jättestjärna har en diameter som är 10 gånger större än solen. Perfekt avstånd • Vi ligger på ett perfekt avstånd från solen • Det blir lagom varmt och kallt. • Vi har vatten som är flytande • Vi har atmosfär
