Svar till Tentamen för Tidigarelärarinriktning astronomi 13 feb 2002 Examinator: Sverker Johansson ( , 69706) Hjälpmedel: varandra i gruppen

Transkript

1 Svar till Tentamen för Tidigarelärarinriktning astronomi 13 feb 2002 Examinator: Sverker Johansson ( , 69706) Hjälpmedel: varandra i gruppen Varje uppgift kan ge maximalt 10 poäng. Varje grupp lämnar ett gemensamt svar, och gruppen får en gemensam poäng på uppgiften. Ur de samlade gruppresultaten härleder jag efter bästa förmåga era individuella bidrag till gruppernas prestationer. För godkänt på tentan fordras i princip 50% rätt, såtillvida att du är godkänd om ditt bidrag rekonstrueras till att vara minst 50% av din tredjedel av full poäng. Svar skall motiveras och förklaras, så att det framgår hur du har resonerat, och framgår om du har förstått de astronomiska sammanhangen. Svar utan adekvat resonemang ger inte full poäng, ens om det råkar vara korrekt. Allmänna kommentarer om frågor och rättning: Jag försöker i min poängsättning göra en helhetsbedömning av vilken astronomisk förståelse som kan utläsas ur gruppens svar. Detta betyder att det inte handlar om man får en poäng för varje nyckelord som ska finnas med, eller någon liknande enkelspårig rättningsmall. Stor vikt läggs vid hur ni förklarat och motiverat era svar. Detta betyder att svar som innehåller samma fakta kan få olika poäng, om förklaringarna är av olika kvalitet. Ofta finns det också flera helt olika svar som, med vettig motivering, kan bedömas som lika korrekta. När det gäller fel och misstag kan det också skilja mycket i hur de slår poängmässigt. Fel som inte spelar någon roll för helhetsförståelsen, och sådant som ni inte kan begäras veta, har jag överseende med men sådant som signalerar missuppfattningar av centrala begrepp kan ge flera poängs avdrag. När det gäller barnfrågorna handlar det inte om bokstavstolkning av barnens ord. Det ni ska ge barnet är hjälp att förstå de astronomiska sammanhangen, vilket kan fordra tolkning av barnets fråga, och att ni förklarar för barnet ett större sammanhang än det som frågan bokstavligt tolkad handlar om. Således är Mörkt. inte ett svar som ensamt ger hög poäng på fråga 3, även om det bokstavligen besvarar barnfrågan. Barnafrågornas a)-frågor, om det naturvetenskapligt korrekta svaret, handlar därmed om att ni ska övertyga mig om att ni förstår det astronomiska sammanhang som barnens fråga behöver sättas in i. För att ni ska få de här svaren inom rimlig tid, skriver jag bara ihop mycket korta skisser, utan den utförliga motivering som krävs av er för full poäng.

2 1) Vinternatt på Uranus? Uranus har ju sin rotationsaxel i ungefär samma plan som banan runt solen precis som jordglober tillverkas med jorden sittande lite snett, skulle Uranus-glober tillverkas med Uranus liggande ner. Uranus nordpol pekar hela tiden mot samma ställe på stjärnhimlen, precis som jordens nordpol hela tiden pekar mot Polstjärnan. Er uppgift blir nu att reda ut dag och natt och årstider på Uranus. Vad kan ni säga om dag och natt och årstid för en som är på följande ställen: a) Nära Uranus nordpol, när Uranus vänder norra halvklotet mot solen. Ständig sol, högsommar. Motsvarar midnattssolen uppe i våra lappmarker. b) Nära Uranus sydpol, 21 år (ett kvarts Uranus-varv) senare. Sydpolen har just haft 42 års midvintermörker. Solen håller just på att gå upp, och kommer sedan att stanna uppe i 42 år. Om man är nära Sydpolen, men inte mitt på den, blir det en kort tid med normala dag/nattväxlingar. Årstiden får kallas vår. c) Nära Uranus ekvator, ytterligare 21 år senare, vilket blir mittemot solen i förhållande till a). Nu har Uranus Sydpolen mot solen. Ekvatorn blir då gränsen mellan natt och dag, så att på ekvatorn är det ständig solnedgång solen går varken upp eller ner, utan står still precis på södra horisonten. Är man då nära ekvatorn men norr om den blir det ständig skymning, med solen strax under horisonten,och söder om ekvatorn blir det ständigt dagsljus, med solen strax över horisonten. Årstiden passar dåligt in med vårt system (men det gör ekvatorns årstider även på jorden); dock torde det vara ganska kallt. 2) Ur barnamun. Barn har ju massor av frågor om rymden, som vi såg på lektionen i måndags. Ni får här en barnfråga, som får ligga till grund för er uppgift här: Vad händer med stjärnan, när en stjärna faller ner på jorden i ett stjärnfall? a) Ge ett naturvetenskapligt korrekt svar på frågan (till mig, inte till barnet). Det som populärt kallas stjärnfall, ett litet ljust streck som blixtrar till på natthimlen, är meteorer, gruskorn och stenar från rymden, och har ingenting med stjärnor att göra. Solsystemet är fullt av sådana småkroppar, som går i egna banor runt solen precis som planeter. När ett gruskorns bana korsar jordens bana kan det tänkas bli en krock. Om gruskornet krockar med jorden kommer gruskornet att hettas upp av friktionen mot jordens atmosfär, bli vitglödande och förgasas det är det som ger upphov till ljusblixten. astronomiska sammanhang? Ungefär som ovan, men med lite enklare ord. c) Om era svar på a) och b) skiljer sig åt, motivera varför! Se b). d) Varför kan en nioåring tänkas ställa en sådan fråga? Finns inte ett rätt svar på de här d)-uppgifterna.

3 3) Ur nästa barnamun. Ni får här en barnfråga till, som ni hanterar likadant som den förra: Hur ser det ut på jorden, när solen har slocknat? a) Ge ett naturvetenskapligt korrekt svar på frågan (till mig, inte till barnet). När solen har slocknat är jorden helt utbränd och svart, om den överhuvudtaget finns kvar. Solen slocknar nämligen inte bara så, inte som man släcker en lampa. Istället kommer solen, när dess väte tar slut om 5 miljarder år, att svälla upp och bli mycket större, så mycket större att den bränner och steriliserar jorden. Allt levande, allt vatten, all luft försvinner, och bara den nakna berggrunden blir kvar. Eventuellt kommer hela jorden att uppslukas av den uppsvällda solen, och jordens materia att blandas med solens. Efter att solen varit en uppsvälld röd jätte ett tag, slocknar den, kastar ut en del material i rymden, och återstoden drar ihop sig till en vit dvärg. På jorden, om den finns kvar, är då allt förbränt, och kallt och mörkt den vita dvärgen syns som en skarp vit prick på himlen, men ger inte vare sig värme eller ljus så att det är till någon större nytta. astronomiska sammanhang? Liknande, men betona att det är mycket långt in i framtiden, långt bortom allt vi kan tänka oss eller behöver bekymra oss för. 4) Stjärnklart. Hur skulle stjärnbilden Södra Korset se ut med blotta ögat från följande ställen: [ Södra Korset ligger rakt söderut, under (eller över om man vill) jordens sydpol. ] a) Hur ser man den härifrån Sverige? Inte. Den är under våra fötter. b) Från Pluto? Likadant som från jorden, om man är på Plutos södra halvklot. c) Från en planet runt en av stjärnorna i den stjärnbilden? Inte som stjärnbild. Den stjärna som planeter kretsar runt syns som sol på himlen, och de andra stjärnorna är utspridda som stjärnor på deras himmel, utan att bilda något speciellt mönster. d) Från Vintergatans centrum? Inte. Även om det inte vore en massa mörka moln i vägen är centrum för långt bort. Både Södra korsets stjärnor och vår sol skulle smälta in i deras vintergatsband på himlen, och inte synas som enskilda stjärnor. Och även om man såg stjärnorna med ett teleskop skulle de inte bilda samma mönster. e) Från Andromedagalaxen? Inte. Andromedanerna ser Vintergatan likadant som vi ser Andromeda, d.v.s. som en ljus fläck på himlen, alla miljarderna stjärnor i samma fläck. Inte en chans att urskilja enskilda stjärnor utan stora teleskop, och det skulle ändå inte bli samma mönster.

4 5) Små gröna män och små lila kvinnor på månskenspromenad. De små gröna männen måste naturligtvis vara med även denna gång, men nu ska vi se hur det ser ut på deras hemplanet. Deras sol är faktiskt ena medlemmen av en dubbelstjärna, så att det finns en stjärna till i deras solsystem. Den stjärnan som deras planet kretsar runt (på ungefär samma avstånd som vår planet från vår sol) är lika stor som vår sol, medan den andra stjärnan i paret väger ungefär dubbelt så mycket. Stjärnorna är ungefär lika långt ifrån varandra som vår sol är från Neptunus, och går ett varv i omloppsbana runt varandra på 100 år eller så. Deras planet har dessutom en liten måne, som går ett varv runt planeten på en vecka. Planeten roterar runt sin axel lika fort som vår planet. Vad kan de små gröna männen se på sin himmel, när de är ute på romantiska promenader med små lila kvinnor? Blir det någon romantisk stjärnhimmel eller fullmåne en vacker kväll? Blir det kväll överhuvudtaget? Hur blir det egentligen med dag/natt, månfaser, och allt det där, när man har två solar i omlopp? Båda stjärnorna kommer att se ut som solar på himlen, och leverera normalt dagsljus till den sidan av planeten som de skiner på just då. Stjärnorna går så pass långsamt i sin bana runt varandra att den rörelsen inte påverkar uppgiftens lösning, utan man kan på ett par års sikt betrakta stjärnorna som stillastående. Alltså har vi dels ett system som är mycket likt vårt vanliga med jord/sol/måne, plus en extra sol som hänger ute där vi har Neptunus. Dag/natt: När planeten är mellan de två solarna belyses den från båda sidorna, och det blir dag hela tiden på hela planeten. Klockan sex på morgonen går den riktiga solen upp samtidigt som Neptunus-solen går ner, och klockan sex på kvällen tvärtom. När planeten är på andra sidan sin sol, längst bort från Neptunus-solen, så blir allting precis som hemma, med vanlig dag/natt. Allt eftersom planeten rör sig i sin bana från läget mellan solarna till läget mittemot, så blir en större och större del av dygnet mörkt, och en större och större del av dygnet blir det två solar på himlen samtidigt. T.ex. i läget halvvägs mellan ( ovanför den egna solen i en figur) går den egna solen upp klockan sex på morgonen, den andra solen går upp vid lunchtid, båda solarna skiner på eftermiddagen, och klockan sex på kvällen går egna solen ner, varefter Neptunus-solen belyser planeten ensam fram till midnatt. Lite extra kul blir det av att det är olika färg på dagsljuset från de två solarna den större har lite blåare ljus. Årstider: Påverkas faktiskt inte så hemskt mycket av den extra solen. Månfaser: När planeten är mellan solarna blir både månen och planeten belysta från båda sidor. Oavsett var månen är i sin bana (förutom vid månförmörkelse), så ser vi en belyst sida, eftersom alla sidor av den är belysta. Fullmåne jämt, med andra ord. Tumregeln om att man aldrig ser fullmånen vid lunchtid gäller endast om det bara finns en sol inte i det här systemet. De två solarnas olika färg gör att man ibland kan få en måne som iochförsig är full, men där högra och vänstra halvan har olika färg inte grön ost, utan hälften Camembert och hälften Roquefort. När planeten är på andra sidan sin sol blir det månfaser precis som här hemma. När planeten är i mellanlägen blir det extra kul månfaser, inklusive ett par varianter som vi aldrig ser här hemma. Det går t.ex. att få en dubbel månskära, med både högra och vänstra kanten av månen belyst.

5 6) Barnafråga igen, som avslutning: Varför säger man att rymden började med en smäll? a) Ge ett naturvetenskapligt korrekt svar på frågan (till mig, inte till barnet). Stora smällen (Big Bang) är det något missvisande namnet som vi har gett åt hur vårt universum började som en mycket het liten plutt, och sedan expanderade därifrån. Inte bara all materian var samlad i plutten, utan plutten var verkligen hela universum, all den rymd vi har nu kommer ur plutten. Universum var inte större än så (visar mellan tumme och pekfingret) då för typ fjorton miljarder år sedan. Plutten började het och fylld av energi. När den expanderade, och ny rymd rullades ut, så svalnade den, och innehållet kondenserades efterhand till materia, och så småningom till galaxer och stjärnor (blanda inte ihop Big Bang med solsystemets tillblivelse, som många har gjort). Sedan är det inte fel (men inte heller absolut nödvändigt) att gå igenom här standardbevisen för att universum verkligen har börjat så, men de finns ju i kompendiet så jag hoppar över dem. astronomiska sammanhang? I allt väsentligt första stycket ovan, med vissa förenklingar, men samtidigt vissa utvecklingar kring vad rymden egentligen är.