Aktiviteter i astronomi

Transkript

1 Aktiviteter i astronomi En handledning för lärare och föräldrar till vetgiriga barn Per Broman Broman Planetarium AB

2 Innehåll Inför planetariebesöket...1 Att titta på stjärnor och planeter...2 Stjärnbilder vi kan se varje stjärnklar kväll...4 Höstens stjärnhimmel...5 Vinterns stjärnhimmel...7 Vårens stjärnhimmel...8 Planeterna...9 Grupparbete...9 Gör en modell av solsystemet i skalan 1: En skalmodell i skalan 1: Planeter som går baklänges...16 Dag och natt, sol och måne...18 Experiment när vädret är vackert...18 Årstiderna...20 Månen...22 Människan i rymden...27 Stjärnors liv och död, kosmisk ekologi...31

3 Inför planetariebesöket Fyrtio minuter i ett planetarium är en ganska kort tid, men ju bättre eleverna är förberedda, desto mer får de ut av besöket i stjärntältet STARLAB. I det här häftet ges förslag till aktiviteter som kan göras i klassrummet eller utomhus, och som syftar till att ge eleverna en bättre förståelse för vårt universum. Häftet vill också förmedla en del basfakta i astronomi. Så här kan du använda häftet och den PDF-fil som ligger till grund för häftet: Välj ut de fakta och de aktiviteter som är rimliga för just din klass. Detta häftet distribueras till alla skolor som beställer planetarievisningar av Broman Planetarium AB från lågstadiet till gymnasiet. Allt är givetvis inte lämpligt för alla. Sidorna med bilder kan skrivas ut på OH-blad och användas i undervisningen. Använd helst en färgskrivare. Använd häftet till att öka din egen allmänbildning i astronomi. Naturligtvis ger undervisningen inför planetariebesöket upphov till frågor om astronomi. Ta vara på dem under planetariebesöket och använd dem när ni följer upp efter besöket. Många bilder i häftet är skapade med ett program som heter Starry Night Backyard, och är skapat av ett företag som heter Space.com Inc. Bilder som man skapar med Starry Night får lov att användas även kommersiellt (med undantag av de s k Messier-objekten; galaxer, nebulosor och stjärnhopar, som Space.com fått lov att använda av andra copyrightinnehavare). Starry Night Backyard är ett billigt men mycket bra och lättanvänt program, som låter användaren resa i tid och rum nästan hur som helst. Bilden på månen och jorden under en solförmörkelse är t ex sedd från solens närhet, och föreställer den solförmörkelse som gick över delar av södra Sverige den 30 juni Du kan hämta en 14-dagars demoversion av programmet på Den vägen går det också att köpa programmet, och det kostar ca 35 USdollar. I priset ingår att man då och då får uppdaterade data om satelliter, kometer och asteroider över Internet. Programmet har också länkar till framför allt NASAs material och bilder för undervisning, så här finns närmast oändliga källor till kunskap. Vem tjänar på astrologi? Det enkla svaret är: Astrologen. Uppfattningen att människors personligheter och öden kan utläsas i stjärnorna är inte vetenskaplig. Tvärtom så visar studier att t ex personlighet mera styrs av slumpens lagar och egen vilja. Skolans uppgift är att förmedla vetenskapligt korrekt kunskap till eleverna, och där har astrologin ingen plats. 1

4 Att titta på stjärnor och planeter Stjärnhimlen ändrar sitt utseende dels under nattens timmar beroende på jordens rotation, dels under året beroende på jordens bana runt solen. Vi ger några typiska stjärnhimlar för olika årstider, några timmar efter solens nedgång. Planeterna går i sina banor runt solen, och därför så förefaller de vandra bland stjärnorna. Ordet planet betyder just irrstjärna. Framför allt Venus, men också Jupiter och Saturnus och i någon mån Mars är lätta att se, därför att de är betydligt ljusstarkare än stjärnorna. Ljusstarkast av dem alla är Venus, och kan synas antingen på västerhimlen efter solnedgången eller på österhimlen före soluppgången. För att veta var och när man kan se de andra planeterna kan man ta hjälp av t ex Vanliga Almanackan från Almanacksförlaget, eller, varför inte, Starry Night. Man kan observera planeter med kikare, men kikaren bör sitta på ett stativ, eftersom det är svårt eller omöjligt att hålla en kikare tillräckligt stilla, speciellt om den har hög förstoring. Med en 25 tubkikare kan man t ex se de fyra största månarna kring Jupiter och Saturnus ringar. Venus kan se ut som en halvmåne eller en skära, och observeras bäst när det inte är nermörkt. Månens berg syns också tydligt, speciellt vid halvmåne, då kraterbergen kastar långa skuggor, som syns bra härifrån då. En vanlig tubkikare på stativ räcker långt om man vill titta på natthimlen. Det var förresten just dessa observationer som Galileo gjorde tidigt på 1600-talet, och som övertygade honom om att jorden inte var universums centrum. Men en varning, som inte kan upprepas mycket nog: Titta aldrig mot solen genom en kikare eller ett teleskop! Det leder till omedelbara synskador. I stället finns det speciella solteleskop, t ex Sunspotter, skapat just för skolbruk. 2

5 Sunspotter, det säkra solteleskopet för skolbruk Teleskopet fungerar så att solljuset tas in genom ett objektiv (synligt i bild). Via tre speglar leds bilden av solen genom ett okular, som projicerar bilden av solen på ett ark papper i botten av teleskopet. Över tid kan man se hur solfläckar uppstår, utvecklas och försvinner. Man kan också genom dagliga observationer följa solfläckarnas vandring över solytan, och kan på så sätt bestämma solens rotationshastighet. Solen med solfläckar, de största större än jorden. Bilden tagen i Sunspotter. Sunspotter tillverkas av Learning Technologies INC, samma företag som gör stjärntältet STARLAB. Sunspotter säljs i Norden av Broman Planetarium AB. 3

6 Stjärnbilder vi kan se varje stjärnklar kväll Karlavagnen känner de flesta igen. Den står på höstkvällar i nordväst, på vintern i nordöst och på våren nästan rakt upp (i zenit). Karlavagnen utgör en del av stjärnbilden Stora Björnen. Om man tänker sig en linje genom de två främsta stjärnorna i Karlavagnen, så visar den på Polstjärnan. Polstjärnan är svansspetsstjärna i Lilla Björn. Den råkar dessutom befinna sig rakt ovanför jordens nordpol, varför den alltid tycks stå på samma plats på himlen, och alltid rakt i norr. Polstjärnan är däremot inte den ljusstarkaste stjärnan. Om man tänker sig linjen från Karlavagnen genom Polstjärnan och ungefär lika lång bit till, så finner man en stjärnbild vars fem starkaste stjärnor bildar ett W. Det är Kassiopeia, som fått sitt namn efter en etiopisk sagodrottning. 4

7 Höstens stjärnhimmel Höstens stjärnhimmel håller sig tämligen konstant timmarna efter solnedgången från augusti till december. I söder dominerar Hösttriangeln eller Sommartriangeln. De tre stjärnorna som utgör Hösttriangeln är Deneb i Svanen, Vega i Lyran och Altair i Örnens stjärnbild. I öster finns några stjärnbilder, som är lätta att känna igen. Vi har redan nämnt Cassiopeia. 5

8 Cepheus har sitt namn efter en sagokung från Etiopien. Han var också make till Cassiopeia. Deras dotter Andromeda har fått ge namn åt en stjärnbild. På ömse sidor om Andromeda finns Perseus, sagoprins och oäkta barn till Zeus, och Pegasus, den flygande hästen. Just dessa stjärnbilder ingår i en grekisk saga, som finns återberättad i Hjältar och monster på himlavalvet, första boken, av Maj Samzelius. I samma bok finns Orionsagan, som behandlar vinterns stjärnbilder. Bra högläsningsbok! I stjärnbilden Andromeda finns den s k Andromedagalaxen, den närmaste stora spiralgalaxen utanför Vintergatan. Avståndet till Andromedagalaxen är ca ljusår. Andromedagalaxen går att se med blottas ögat, om man vet var man ska titta, och om det är en tillräckligt stjärnklar natt och inga andra störande ljus. Den ser ut som en svagt lysande bomullstuss. 6

9 Vinterns stjärnhimmel Från januari till en bit in i mars domineras stjärnhimlen i söder av Orion, jätten och jägaren. Orions bälte eller De tre vise männen är stjärnor som de flesta känner igen. I Orions svärd finns Orionnebulosan, en stor nebulosa av gas och stoft, där nya stjärnor just nu håller på att födas. Följer man Orions bälte nedåt åt vänster, så finner man Sirius i Stora Hunden. Det är den ljusstarkaste stjärnan på natthimlen, en gulvit stjärna som finns åtta ljusår härifrån. Följer man Orions bälte åt andra hållet, så finner vi först Oxen och strax bakom Plejaderna. Oxens huvud ser ut lite som ett V. Den ljusstarkaste stjärnan heter Aldebaran, vilket betyder Oxens öga. Plejaderna är en öppen stjärnhop, en syskonskara av stjärnor som bildats en gång för så där en miljard år sedan i en gemensam nebulosa. Plejaderna är ett bra objekt att titta på med kikare. Även Oxens huvud är spännande att titta på med kikare, eftersom det också är en öppen stjärnhop, Hyaderna. Den vita stjärnan bredvid Oxens huvud är Saturnus, som stod där i januari Nära Oxens ena horn finns Krabbnebulosan, rester efter en supernova som lyste upp för nära 1000 år sedan. En supernova är en stor och tung stjärna som just har exploderat. 7

10 Vårens stjärnhimmel I April, innan nätterna börjar bli för ljusa för att titta på stjärnor, finns Lejonet högt på himlen i söder. Den syns strax nedanför Karlavagnen. Följer man den båge som handtaget i Karlavagnen utgör, så finner man en starkt lysande stjärna, Arcturus i Björnvaktaren. Samma båge visar också Spica i Jungfrun, en tydligt blå, stor och het stjärna. 8

11 Planeterna Grupparbete Låt eleverna leta fram fakta om planeterna, en grupp för varje planet. Eleverna kan börja med att fundera på vilka fakta om planeten som är viktiga, som storlek, uppgifter om atmosfär, ytan, ungefärlig temperatur på ytan, tillgång till vatten, något om planetens eventuella månar etc. Antag att planeten hyser intelligent liv. Hur skulle en planetinvånare kunna se ut, för att han/hon skulle kunna leva och må bra i de betingelser som är på den planeten? Har ni tillgång till Internet i klassrummet? NASA har publicerat mängder med bra planetbilder. Med hjälp av en sökmotor som AltaVista går det lätt att finna mycket av detta material. (Använd t ex +nasa +image som sökord.) Gör en modell av solsystemet i skalan 1: I universum är avstånden så enorma, att de närmast blir ogripbart stora tal. En bild på solsystemets planeter och planetbanor måste med nödvändighet bli missvisande; planeterna blir för stora och avstånden mellan planetbanorna blir för små. För att få en bild med korrekta proportioner behöver man arbeta med modeller av solsystemet. I skalan 1:10 miljarder blir planeterna små, så små att man inte kan se några detaljer på dem. De minsta planeterna kan man skapa genom att måla en liten liten punkt av vit täckfärg på svart kartong. De större planeterna kan man t ex göra av lera eller plastelina och sedan montera dem på svart kartong (för att göra dem hanterbara). Sedan får elever stega ut avstånden från solen. Har ni tillgång till kikare eller teleskop, så är en bra övning att undersöka vilka av planetmodellerna som man kan se från jorden. Hur kan man stega 590 meter med hygglig noggrannhet? Det motsvarar avståndet mellan solen och Pluto. Så här kan man göra: Mät upp tio meter på skolgården, och låt barnen stega denna sträcka. Sen får de räkna ut hur många steg de ska stega. Observera att bilderna av planeterna i det följande inte är skalenliga. 9

12 Solen Storlek 14 cm. Solen är lite besvärlig att observera, eftersom den kan skada ögonen. Titta aldrig direkt mot solen, och rikta aldrig en kikare mot solen. Vill man göra solobservationer, så behövs ett speciellt solteleskop, som ger en projicerad bild av solen. Bilden visar solen med solfläckar, en del större än jorden. Bilden är tagen med en digitalkamera i solteleskopet Sunspotter. Merkurius Diameter 0,5 mm. Avstånd från solen 6 meter. Punkten till höger om bilden ger en uppfattning om planetens storlek i vår skala. Merkurius kan ses med blotta ögat, men är svår att observera på riktigt, därför att den finns så nära solen, och för att den är så liten. Denna bild är skapad i Starry Night, och föreställer Merkurius sedd från solen.. 10

13 Venus Diameter 1,2 mm. Avstånd från solen 11 meter. Punkten till höger om bilden ger en uppfattning planetens storlek i vår skala. Venus är efter solen och månen det ljusstarkaste objektet på vår himmel. På grund av att Venus bana ligger närmare solen än jordens, så kan Venus ses antingen på kvällen timmarna efter solnedgången eller på morgonen timmarna före soluppgången. Bilden är skapad i Starry Night, och visar hur Venus kan se ut i ett teleskop från jorden. Venus yta är helt täckt av moln, men ytan är kartlagd med hjälp av rymdsonder. NASA har publicerat bra bilder från Venus yta på Internet. Jorden. Diameter 1,3 mm. Avstånd från solen 15 meter. I denna skala skulle månen ha en diameter av 0,4 mm,., och avståndet mellan jorden och månen är 4 cm. Detta motsvarar i vår skala den längsta bemannade rymdresa som hittills har gjorts. Bilden är skapad i Starry Night, och visar jorden som den skulle kunna se ut från månen. I planetariet får jag ofta frågan Var finns jorden?. Frågan grundar sig på bilder som barnen sett av jorden sedd från rymden, och fått uppfattningen om två jordar, en som vi bor på, och en i rymden.. 11

14 Mars Diameter 0,7 mm. Avstånd från solen 23 meter. Mars är den planet som det är möjligt och rimligt att göra bemannade resor till, och mycket forskning pågår inför en sådan resa. En svårighet inser vi, om vi betänker att månen (4 cm från jorden i vår skala) är den plats längst bort som besökts av människor. Det kortaste avståndet till Mars från jorden i vår skala är 8 meter, en tvåhundra gånger så lång resa. Mars är en kall och torr planet, men senare tids forskning tyder på att det kan finnas vatten på Mars i frusen form under planetens yta. Det finns också flodbäddar på Mars, som visar att det har funnits vatten i flytande form där. Mars högsta berg, Olympus Mons, är ca meter högt, och är en utslocknad vulkan. I dag förekommer ingen vulkanism på Mars. Jupiter. Diameter 14,2 mm. Avstånd från solen 78 meter. Jupiter är den största planeten i vårt solsystem. Planeten saknar fast planetyta, och är en s k gasplanet. Jupiter är randad av stormar som ständigt blåser i den övre atmosfären. Röda 12

15 fläcken är ett oväder, en virvelstorm större än hela jorden, som redan blåst i flera hundra år, och som kommer att blåsa i flera hundra år till. Från jorden är Jupiter den näst ljusstarkaste planeten och är därför lätt observerbar. I kikare med stativ kan man se de fyra största månarna. Den innersta, Io, är en måne med vulkaner. Månen Europa är helt täckt av en isskorpa. Kan hända finns det oceaner i flytande form under isen. Jupiter har över trettio kända månar, många mycket små. Ett tiotal månar upptäcktes så sent som år Mellan Nars och Jupiters banor finns det s k asteroidbältet. ett bälte med mycket små planetliknande objekt. Den största asteroiden, Ceres, skulle i vår skala vara 0,01 mm. Saturnus Diameter 12,0 mm ringarna oräknade. Avstånd från solen 140 meter. Saturnus är liksom Jupiter en gasformad planet, randad av oväder. Ringarna består av sten och is i banor runt planeten. Saturnus är lätt att observera. Vårvintern 2003 och 2004 kommer Saturnus att finnas i stjärnbilden Tvillingarna. Åren närmast därefter syns den i Kräftan och Lejonet. Ringarna syns i en kikare på stativ. Saturnus har ett trettiotal kända månar, alla för små och för långt bort för att kunna observeras med amatörteleskop. Uranus Diameter 5,3 mm. Avstånd från solen 290 meter. Uranus tillhör jätteplaneterna, fast den är mycket mindre än Jupiter och Saturnus. Uranus kan inte ses med blotta ögat, men kan observeras i teleskop. Men det kräver att man är mycket 13

16 duktig teleskopanvändare eller att man har ett datorstyrt teleskop (t ex Meede 8 spegelteleskop, som själv håller reda på var intressanta objekt finns på himlen). Neptunus. Diameter 4,8 mm. Avstånd 450 meter. Neptunus är den yttersta planet som besökts av en mänsklig rymdsond, Voyager 2 år Resan dit tog 12 år, och bilder från Voyager 2 finns bland NASAs bildmaterian på Internet. Neptunus är den minsta av de gasformiga jätteplaneterna. Pluto. Diameter 0,3 mm. Avstånd 590 m. På bilden ses Pluto tillsammans med sin måne Charon. Bilden, liksom alla planetbilder, är konstruerad i Starry Night, men bygger på bilder tagna med Hubble rymdteleskop. Pluto är den planet som har den mest elliptiska banan. Ibland ligger Plutos bana innanför Neptunus bana. Plutos bana ligger också snedast i förhållande till Ekliptikan, det plan som definieras av jordens bana runt solen. Pluto upptäcktes 1936 som följd av beräkningar på oregelbundenheter i Neptunus bana. När Pluto väl var upptäckt, så visade det sig dock att Pluto är för liten för att kunna åstadkomma så stor påverkan på Neptunus. Så för säkerhets skull får man kanske säga att Pluto är den yttersta kända planeten. 14

17 Den närmaste stjärnan Stjärnan allra närmast solen är en röd dvärgstjärna, Proxima Centauri, så ljussvag att den inte ens kan ses med blotta ögat. Den befinner sig i närheten av Alpha Centauri på ett avstånd av lite knappt fyra ljusår. I vår skala är Proxima Centauris diameter ca 5 cm, ungefär som på bilden, och avståndet från solen är 400 mil(!). Vi har placerat en modell av stjärnan på Nationell Institute of Silicon Technology i Islamabad i Pakistan. Låna den gärna! Den största stjärnan Det finns två kandidater, Antares i Skorpionen (en stjärna som står mycket nära horisonten, och bara under sommaren, så egentligen ser vi den aldrig i Sverige) och Betelgeuse (uttalas Betelschös, och utgör den vänstra axeln från oss sett i Orion). I båda fallen handlar det om röda s k överjättar, uppsvällda nästan utbrända stjärnor som tidigare varit stora, heta och blå stjärnor. I vår skala skulle dessa stjärnor vara stora som Stockholmsgloben. I vår skalmodell är dock globen lite felplacerad. Den borde snarare finnas på månen i stället. Det verkliga avståndet är ca 430 ljusår. De minsta stjärnorna I krabbnebulosan finns resterna efter en stjärna, som en gång exploderade till en supernova. Den har kollapsat under sin egen tyngd så till den grad att t o m atomerna krossats. Vi talar om en neutronkärna, och fastän att den är tung som flera solar, så skulle den i vår skala vara mindre än en tusendels mm. Neutronstjärnor roterar ofta mycket snabbt. Flera av dem ser från jorden ut att blinka häftigt, och kallas därför för pulsarer. Du kan läsa mer om dessa stjärnor i kapitlet om kosmologi. En skalmodell i skalan 1: I den här skalan är jorden en glob med 15 cm diameter, och sådana jordglober brukar finnas i välsorterade bokaffärer. I den här skalan är Sverige ungefär två cm lång, och avståndet mellan Göteborg och Stockholm är ca 5 mm. Den sträckan flyger man på en trekvarts timme, och flygplanet flyger på en höjd av en tiondedels mm i den här skalan. Jordens högsta berg och djupaste havsgravar är också ungefär en tiondedels mm, och atmosfärens tjocklek är ungefär en halv mm. Hur stor är livets utbredning i djupled i den här skalan? De flesta rymdfärder som människan gör når en höjd av mellan 2 och 3 mm. Satelliterna som sänder TV-kanaler ligger längre bort: 41 cm från jordytan i denna skala. Deras banor ligger exakt över ekvatorn, och omloppstiden är exakt ett dygn. Den håller sig alltid exakt över en viss given plats på ekvatorn. På så sätt kan man ställa in en parabolantenn en gång för alla, så att den är exakt riktad mot en TV-satellit. 15

18 Månen i skala 1: är 4,1 cm stor. En golfboll duger bra som modell. Avståndet jordmåne blir då 4,5 meter. En sol i den här skalan skulle få en diameter på 16,5 meter placerad 1,8 km från jordgloben. För att få någon känsla för solens relativa storlek, kan man mäta upp 16,5 meter eller rita upp en cirkel med 8,25 meters radie på t ex skolgården eller på en tillräckligt stor gräsmatta. Använd ett 8,25 meter långt snöre med ena ändan i solcirkelns centrum. Använd t ex trädgårdskalk om solcirkeln ska ritas upp på en gräsmatta. Hur långt är sedan 1,8 km? Undersök med hjälp av en karta över närområdet. Skulle resten av solsystemet vara med i denna skalmodell, så skulle Pluto hamna ca fem mil från solmodellen. Undersök med hjälp av en karta var Pluto lämpligen skulle hamna. Övriga storlekar och avstånd kan du räkna ut utifrån modellen i skala 1: Multiplicera avstånden med en faktor 120, och storlekarna med 12, för att direkt få storlekar i cm. Planeter som går baklänges Alla planeter rör sig i banor moturs runt solen. Observerar vi Jupiter eller Saturnus med ett års mellanrum, så kan vi notera att planeterna har flyttat sig ett stycke åt väster om vi väljer en tidpunkt på natten då planeten står något så när åt söder. Men om vi observerar planeterna under tiden en månad före att planeten står i söder vid midnatt till en månad efter, så kommer vi att kunna se att planeten i stället rört sig åt öster. Det är förresten under just denna tid som planeten är lättast att observera, för då står den som högst på himlen. Hur kommer det sig då att de yttre planeterna verkar ha denna baklängesrörelse eller retrograda rörelse? Anledningen är att också jorden rör sig i sin bana kring solen. Medan jorden går ett varv runt solen på ett år, så tar t ex Jupiter nästan 12 år på sig för ett varv runt solen. Det är inte bara så att Jupiters bana är längre, utan Jupiters absoluta hastighet är mycket lägre än jordens. Vi kan undersöka med ett rollspel. Vi behöver en elev som är solen, en elev som är jorden och en som är Jupiter. Meningen är att jorden och Jupiter ska gå i sina banor runt solen. Ett snöre på några meter mellan jorden och solen gör det lättare för jorden att gå i en cirkulär bana. Det är inte lika viktigt att Jupiter gör det. Dessutom behövs en lyktstolpe, trädstam eller liknande, som får spela rollen av en stjärna, mycket längre bort än Jupiter. 16

19 Utgångsläget är det här: Jorden ska kunna observera Jupiter framför stjärnan. Jorden tar ett kliv framåt i sin bana, samtidigt som Jupiter går ett tomtesteg i sin bana. Jorden talar sedan om ifall Jupiter finns framför, mitt för eller bakom stjärnan. Jorden tar ett kliv till och Jupiter ett tomtesteg, och jorden kan göra sin nästa observation osv. När jorden har gått ett helt varv, så har Jupiter flyttat sig ett stycke framåt, vilket inte hindrar att jorden kommer att tycka att Jupiter under en del av vandringen befinner sig bakom stjärnan. Det går att göra ytterligare en observation i den här övningen. Jorden upplever dag när hon kan se solen, och natt när hon vänder ryggen åt solen. Dessutom roterar jorden ett varv per dygn, också det moturs. Undersök först hur eleven Jorden ska stå för att uppleva kväll, natt respektive morgon. Sedan kan hon undersöka under sin årsvandring när hon är vänd rakt mot Jupiter, på kvällen, på natten, på morgonen eller på dan. Observationer som eleverna kan göra i detta modellförsök stämmer med planetobservationer som man kan göra på riktigt. De yttre planeterna är först observerbara på morgonen. Allteftersom månaderna går kan man först observera planeterna på natten, senare på kvällen, innan de slutligen försvinner bakom solen. Övningen är inte bara astronomiskt intressant. Det är också en övning, där eleverna tränar sin rumsuppfattning, och blir därigenom en övning i geometri. 17

20 Dag och natt, sol och måne Experiment när vädret är vackert En jordglob Den här jordgloben är placerad så, att södra Sverige något så när ligger i horisontalplanet eller högst upp. Den är också inställd så, att norr i södra Sverige verkligen pekar åt norr. Jordgloben är alltså orienterad i rymden precis som jorden, och den belyses av solen precis som den verkliga jorden belyses. Bilden är tagen på morgonen i augusti-septemberskiftet. Några saker kan man se: Det är dag i hela Europa, även om det var ganska nyss som dagen grydde i Portugal. I västafrika är det fortfarande natt. (Fast i verkligheten finns det ett gryningsljus där på grund av att atmosfären sprider ljuset.) Norra Grönland ligger i dagsljus, och kommer att göra så dygnet runt. Det är fortfarande nästan en månad kvar till höstdagjämningen. Hur är det med området kring sydpolen? Var på jorden är det kväll, och var på jorden är det mitt i natten? En jordglob placerad så här följer med när jorden roterar. Så länge solen skiner kan vi följa dag och natt, gryning och skymning på olika platser på jorden. Solur på jordgloben Man kan göra små solur, som man kan sätta ut på jordgloben. Gör förslagsvis några solur för vardera 60 nord, 30 nord och 30 syd. Soluren kan fästas på jordgloben med lite häftmassa, så att de sitter parallellt med markytan där de fästs. 18

21 Så här tillverkar man soluren: 60 nord 30 nord 30 syd Skriv ut den här sidan i några exemplar, och klipp ut urtavlorna. Limma upp dem på kartong, eller ännu hellre cellplastkartong, som man kan köpa i välsorterade rambutiker. Dessa solur är konstruerade så, att visaren står parallellt med jordaxeln. I alla tre soluren ska visaren luta mot klockan 12 (alltså nedåt på soluret 30 syd). Vinkeln mot urtavlan ska vara 60 på soluret 60 nord, och 30 på de övriga. Stick in en knappnål som visare mitt i krysset så att den lutar lagom mycket. Förankra den eventuellt med en droppe epoxylim. Nu kan man sätta soluren på jordgloben med hjälp av lite häftmassa. Soluren ska placeras på latitudlinjerna (breddgraderna) så att visaren pekar åt norr på norra halvklotet och åt söder på södra halvklotet. Intressant är nu att placera solur längs samma longitud (längdgrad) i och söder om Sverige, ett stycke väster om Sverige och ett stycke öster om Sverige. Vilka solur kommer att visa samma tid, och vilka solur kommer att visa olika tid? Kan man se på soluren var det är middagstid innan det är middagstid i Sverige? Antagligen kommer du att tycka att soluren går fel, åtminstone det svenska. Det kan bero på tre saker: Soluret tar inte hänsyn till sommartid, så under sommarhalvåret går soluret en timme fel av den anledningen. Längden av ett soldygn varierar lite under året jämfört med ett klockdygn. Effekten beror dels på att jordens bana är svagt elliptisk, och dels på att jordbanan, ekliptikan, inte är parallell med ekvatorplanet. Denna effekt beskrivs i den s k tidsekvationen, med vars hjälp man kan beräkna klocktid utifrån soltid. Skillnaden mellan klocktid och soltid kan som störst vara uppemot 15 minuter, vilket inträffar i februari och november varje år. Soltiden beror av var man mäter tiden i öst-västlig riktning. Vår vintertid mäts efter medelsoltiden på den femtonde meridianen (15 öster om Greenwich). Varje grad öster eller väster därom påverkar soluret med fyra minuter. Göteborg ligger ungefär på 12 öst, varför ett solur där går tolv minuter efter av den anledningen. Gnomon En gnomon är en stav, en obelisk eller liknande som står precis lodrätt på marken. Det är ett urtida astronomiskt instrument, som t ex kunde användas för att mäta solhöjden. Man vet hur hög gnomonen är, och genom att mäta skuggan, kan man beräkna hur många grader över horisonten solen står. Om en gnomon inte ger någon skugga alls när solen skiner, så befinner sig solen i zenit (rakt upp). En liten gnomon kan tillverkas av t ex en träplatta med en bit av en blompinne monterad vinkelrätt mot plattan. Borra ett hål med samma diameter som blompinnen, helst med en 19

22 pelarborrmaskin, och limma fast blompinnen i hålet. Gnomonen kan sedan fästas på jordgloben med lite häftmassa. Man kan använda en gnomon på jordgloben för att leta fram var på jorden solen står i zenit just nu. Man kan också använda en gnomon för att i modell upprepa den grekiska astronomen och matematikern Eratosthenes försök, då han som den förste människan bestämde ett något så när korrekt värde på jordens storlek. Eratosthenes levde på 200-talet före vår tideräknings början i Alexandria (nuvarande Istanbul), där han verkade i forntidens stora bibliotek, Museion. Vid midsommarsolståndet ett år befann han sig i Asuan i Egypten. Asuan ligger nästan rakt söder om Alexandria och vid kräftans vändkrets. Han lade då märke till att solljuset mitt på dagen lyste upp botten i en lodrätt grävd brunn. Solen stod alltså i zenit. Nästa år använde han en gnomon för att bestämma solhöjden vid midsommarsolståndet hemma i Alexandria. Eratosthenes kände avståndet mellan Alexandria och Asuan, S. Han kunde mäta solens vinkel v mot gnomonen, och han visste att vinkeln o vid jordens medelpunkt mellan Alexandria och s 360 Asuan måste vara lika stor. Den enda beräkningen som nu behöver göras är O =, där v O är jordens omkrets. Så här kan man göra en modell av Eratosthenes försök: Leta upp den plats på jordgloben där solen står i zenit. Välj en plats på jordgloben rakt norr därom, och mät avståndet emellan platserna, och placera en gnomon där. Mät så noggrant du kan solens vinkel mot gnomonen med hjälp av skuggan. Beräkna slutligen jordglobens omkrets med hjälp av formeln ovan. Kontrollera genom att mäta eller beräkna (om du känner jordglobens diameter) hela jordglobens omkrets. Årstiderna Du har säkert märkt att på sommaren så står solen högt på himlen, och på vintern står solen lågt. Titta på den här bilden. 20

23 På vintern träffar en given mängd solstrålar ett större område på marken än motsvarande mängd solstrålar gör på sommaren. Samma mängd energi ska värma upp ett större område på vintern. Dessutom är solen inte uppe lika länge på vintern som på sommaren. Därför kan det inte bli lika varmt på vintern som på sommaren. De flesta polarexpeditioner till Antarktis görs när vi har vinter, för då är det sommar där. Jorden går i sin bana runt solen, men i förhållande till resten av rymden är jordens orientering hela tiden densamma. Vi brukar lite ogegentligt säga att jordaxeln pekar mot polstjärnan. (Det finns ingen konkret jordaxel, och den pekar definitivt inte!) Så här kan vi göra ett modellförsök med årstiderna: Placera en lampa med en naken glödlampa mitt i rummet. En OH-projektor som man efterhand vrider på fungerar också, kanske till och med lite bättre. Den ska fungera som sol i det här experimentet. Placera en jordglob på samma höjd som lampan, med foten parallell med golvet, och så att nordpolen vetter in mot solen. Vrid jorden i stativet så att Sverige vetter mot solen. Nu kan man undersöka t ex med hjälp av en blompinne eller liknande vinkeln som det infallande ljuset har mot Sverige. Undersök samma sak, fast på andra platser på jordgloben, t ex Melbourne i södra Australien. Var på jorden står solen i zenit? Är det dag på någon av polerna? Flytta jordgloben ett kvarts varv moturs runt solen (och vrid OH-projektorn om du använder en sådan). Jordgloben ska vara orienterad på samma sätt i rummet, så att nordpolen inte vetter mot solen. Gör samma undersökningar med hjälp av blompinnen. Var på jorden står solen nu i Zenit? Är det dag på någon av polerna? Flytta jordgloben ett kvarts varv till. Nu ska nordpolen vetta från solen. Hur faller solstrålarna in mot jorden på olika platser nu? Var någon stans står solen nu i zenit? Är det dag på någon av polerna? Nu har vi bara ett kvarts varv till att flytta jordgloben. Vi har simulerat jordens läge under midsommar, höstdagjämning, midvinter och höstdagjämning. Årstidsväxlingarna har alltså ingenting med avståndet till solen ätt göra. Det är till och med så att avståndet till solen är som kortast omkring midvintern, fast skillnaden är så liten, att den knappast spelar någon roll. 21

24 Månen Solen är uppe på dan, och månen på natten, brukar man säga. Men en sån här syn, då man ser månen som en skära mitt på dan är inte alls ovanlig, om vädret är klart. Bilden har vi skapat med hjälp av Starry Night. Lägg märke till att den del av månen som man ser är konvex (buktar ut) mot solen, och på den delen av månen är det dag. Den delen av månen som vi inte ser, där är det natt. Vi kallar en sån här måne för en nymåne. När solen har gått ner, så står nymånen någonstans längs den västra horisonten, och går ner snart efter solen. Allteftersom dagarna går, så ändrar månen utseende, beroende på att månen går i sin bana runt jorden. Nymåne och halvmåne, typiska kvällsmånar. 22

25 När månen är full, så står den och solen mitt emot varandra från jorden sett. Fullmånen går upp ungefär när solen går ner, och ner ungefär när solen går upp. När månen går mot nedan, så går den upp över horisonten på österhimlen allt senare på natten, och kan egentligen bara ses på morgonen. En sådan här måne går ner innan solen går ner på kvällen. Ett månvarv är 28 dygn, lika långt som en menstruationscykel. Och det finns de som påstår att menstruationscykeln skulle styras just av månen. Det finns ingen anledning att detta skulle vara rimligt. Mensen kan vara försenad utan att månen bromsar upp i sin bana, och om det var månen som styrde mensen, så borde alla kvinnor få mens samtidigt. Det kan knappast heller vara fråga om en individuell månstyrning, eftersom kvinnor, som lever tätt tillsammans, har en tendens att synkronisera sina menstruationscykler. En modell av månen Sätt en flörtkula på en blompinne eller liknande som handtag. Låt en OH-projektor eller en lampa lysa ut i ett i övrigt lite mörklagt rum, helst strax ovanför huvudnivå. Den spelar rollen av sol. Du själv är en observatör på jorden, och håller månen med rak arm framför dig. Månen bör också hållas lite ovanför huvudets nivå. Vänd dig först så att du står mot solen, och vrid dig sedan sakta moturs. Då kan du se, hur en ljus skära visar sig på månen. Skäran vidgar sig allteftersom du vrider dig, tills dess att du har solen i ryggen. Då ser du en fullmåne. När du vrider dig vidare, så krymper månen till en skära igen, fast åt andra hållet, för att slutligen försvinna helt, när du på nytt står vänd mot solen. Månförmörkelse Om du i försöket ovan råkat hålla månen för långt ner, så att ditt huvud skuggade fullmånen, så hade du simulerat en månförmörkelse. Månförmörkelse kan det bli om skuggan av jorden faller på månen. Det kan bara ske i fullmåne, eftersom jorden måste befinna sig mellan solen och månen, och det brukar inträffa två eller tre gånger om året. Den vanliga allmanackan upplyser om när. När jordens kärnskugga glider in över månytan, så ser det lite grand ut som om månen ändrade fas, men det är en viktig skillnad: Vid t ex halvmåne kan man inte se något av 23

26 månens nattsida alls. Vid en månförmörkelse lyser den skuggade delen svagt röd. Det är ljus som spridits av jordens atmosfär som belyser månen med rött ljus. Månen under en månförmörkelse, skapad i Starry Night En annan skillnad mellan en partiell månförmörkelse och en halvmåne ser du i en kikare på stativ eller i ett teleskop. En halvmåne är belyst av solen från sidan i förhållande till din utkikspunkt. Därför kommer de kratrar som vetter mot dig att ge långa skuggor, och kraterbergen på månen blir mycket tydliga. I fullmåne kommer ljuset från samma riktning som du observerar, och månen ser ganska platt ut. Att det pågår månförmörkelse gör ingen skillnad på det. Varför blir det då inte månförmörkelse varje gång det är fullmåne? Det beror på att månens bana ligger lite snett i förhållande till ekliptikan, solens skenbara bana eller jordbaneplanet. När fullmånen ligger precis i ekliptikan, så blir det månförmörkelse, men om den befinner sig ovanför eller nedanför, så missar jordens skugga månen. Månen och tidvattnet På många håll runt om i världen stiger och sjunker havets nivå två gånger per dygn, ibland med flera meter. Anledningen till detta är månens gravitation. En tidvattenvåg finns på den sida av jorden som vetter mot månen, och en på den motsatta sidan av jorden, en effekt av centrifugalkraft när systemet jord-måne dansar i rymden. Men det krävs en ocean för att bygga upp en tidvattenvåg. Strax väster om gattet mellan Danmark och Norge är skillnaden mellan ebb och flod mycket liten, varför vi bara får en knappt märkbar skillnad i tidvatten på Sveriges västkust. Östersjön är för liten för att ge en tidvatteneffekt större än kanske någon centimeter. Påståendet, att månen påverkar människor genom en tidvatteneffekt i kroppen, får betraktas som nonsens. Men vi har en skillnad mellan högvatten och lågvatten längs våra kuster, speciellt på västkusten. Men den har andra orsaker. När västliga höststormar ryter, så blåser helt enkelt vatten in mot kusten, och vattennivån stiger. En riktigt vacker sommardag sjunker vattnet, ibland upp till någon meter. Då är det högtrycket i luften som spökar, och trycker ner vattnet. I stället stiger vattennivån någon annan stans, där det råder lågtryck. 24

27 Solförmörkelse Det kan hända att en måne i nedan kommer mitt för solen, så att månens skugga vandrar över jorden. Det blir mörkt, stjärnorna syns på himlen, fåglarna tystnar och man kan se solens yttre atmosfär eller korona kring den alldeles mörka månen. Bilden här är skapad i Starry Night. Sist vi hade en total solförmörkelse i Sverige var den 30 juni Den drog fram över delar av södra Sverige, och kunde bl a ses på västkusten. Det kommer att dröja mer än 100 år innan vi får en ny total solförmörkelse i Sverige. Men annars är inte solförmörkelser så ovanliga. De kan t o m inträffa fler gånger under ett år än månförmörkelser. Det som gör att solförmörkelser verkar vara så ovanliga är att månens kärnskugga täcker en så liten del av jordytan. I bilden nedan ser vi solförmörkelsen i Sverige 1954 i en simulering från solens närhet, skapad med Starry Night. Du ser månen som passerar framför jorden. Du ser det ganska stora området med halvskugga, varifrån man kan se en partiell solförmörkelse. I mitten syns kärnskuggan, det område där förmörkelsen är total. När månen går över jorden, så flyttas kärnskuggan österut, så man kan säga att solförmörkelsen går över ett band på jorden. 25

28 Men hur kan då månen, som är så liten, täcka solen som är så stor? Det beror på att solen ligger mycket längre bort än månen. Ju längre bort ett objekt befinner sig, desto mindre ser det ut. Jämför med följande experiment, som du kan göra när månen är full eller nästan full. Håll upp ett pekfinger framför dig, och titta med ett öga. Det är ingen konst att gömma hela månen bakom fingerspetsen. Du har kanske sett, att månen, liksom solen, ser väldigt stor ut när den står nära horisonten. Men detta är faktiskt en synvilla! Det kan du övertyga dig om med samma pekfingerexperiment. 26

29 Människan i rymden Den 4 oktober 1957 togs det första riktiga steget ut i rymden, när Sovjetunionen skickade upp den första konstgjorda satelliten i en bana runt jorden. Sedan dess har rätt mycket skickats upp. Faktiskt såpass mycket att kollisionsrisken i rymden inte helt kan negligeras. Bland annat svävar den första svenska satelliten i sin bana där uppe, en Hasselbladskamera, som en astronaut råkade tappa under en rymdpromenad. Sputnik 1 i en fullskalemodell på National Air and Space Museum, Washington D.C. Bild NASA Så, vad gör vi egentligen där uppe? En hel del faktiskt. I den här framställningen berättar vi bara om en bråkdel av allt. Forskning Från rymden tittar vi både tillbaks på jorden och ut mot rymden. Inte minst har man en god utsikt mot vädersystem där utifrån, och allt mer förfinade vädersatelliter kombinerat med allt snabbare datorer för beräkningar ger oss allt säkrare väderprognoser. Från rymden kan man ta bilder på jordytan med en upplösning ner till någon meter, så det är svårt att t ex bygga vapenfabriker eller göra stora truppförflyttningar i smyg. Hubble-teleskopet är en satellit i form av ett stort spegelteleskop. Ett problem med teleskop på jorden är jordens atmosfär, som alltid gör bilder lite suddiga. Med ett teleskop i rymden går det att få bilder med en helt annan skärpa. Vår kunskap om hur nya stjärnor bildas, vad som 27

30 händer när stjärnor dör, hur det ser ut kring svarta hål etc ökar mycket snabbt tack vare Hubble-teleskopet. En ritning på Hubble rymdteleskop. Bild NASA. Mycket av det vi sett tack vare Hubble-teleskopet finns tillgängligt på Internet, t ex hubble.nasa.gov/image-gallery. I en bana runt jorden får man en alldeles unik miljö. Dels tyngdlösheten, dels ett vakuum som inte ens går att skapa i ett jordiskt laboratorium. I den miljön kan man forska kring materialuppbyggnad, hur man kan framställa nya, specialiserade mediciner mm. Både rymdfärjor och den nya internationella rymdstationen ISS fungerar som laboratorier i denna miljö. ISS, som den kommer att se ut när den är helt utbyggd. Bild NASA. Vingarna du ser på bilden är solpaneler, som förser ISS med elektricitet. 28

31 ISS kommer att spela en viktig roll också när mänskligheten gör den första bemannade resan till Mars. Resan kommer att utgå från ISS. Bland annat behöver man ha med sig en raket på resan, för att kunna resa tillbaks till jorden igen. Kommunikation Tittar du på några andra TV-kanaler än TV1, TV2 och TV4? Då tittar du också på TV från rymden. Det finns ett antal s k geostationära satelliter vid himmelsekvatorn, satelliter på ett lagom avstånd från jorden, för att deras omloppsbana runt jorden ska vara exakt ett dygn. De flesta TV-utsändningarna i världen görs via satellit, och går att ta emot med en enkel parabolantenn. I Tanum i Bohuslän ser man från Europaväg 6 några mycket stora parabolantenner. De ingår i världens telefonnät. Telefonsamtal mellan kontinenter går nu alltid via rymden. Reportrar på uppdrag på svårtillgängliga platser, t ex krigets Afganistan, har numera med sig satellittelefoner. Det är en telefon som står i direkt förbindelse med en satellit, och det finns inga hinder i form av dålig täckning med satellittelefon, som man kan ha med en vanlig mobiltelefon. Navigation GPS heter ett system av satelliter som används för navigering (Geo Positioning System). Har man en GPS-mottagare, så kan den visa tämligen exakt var man är. Användningsområdena är många: Flygplan och fartyg navigerar numera med hjälp av GPS. Det finns bilnavigeringssystem, där GPS-mottagaren samarbetar med en elektronisk karta, och en artificiell röst talar om för dig hur du ska köra för att hitta rätt. En handhållen GPS-mottagare kan användas t o m på bärplockningsturen i okända skogar. Den kan hålla reda på var du ställde bilen, så du behöver inte bekymra dig för att gå vilse. GPS-mottagaren visar dig riktningen. GPS har också en militär användning. Precis som flygplan, båtar och bilar navigerar med GPS, så kan bomber och robotar styras med mycket hög precision mot sina mål. Det är det som kallas för kirurgisk krigföring. GPS ägs av USA, men EU liksom en del andra länder planerar för egna system av satelliter för navigation. Det kommer att ge möjlighet till ännu noggrannare positionsbestämning än den gräns på ca 15 meter som GPS tillåter vid civil användning. Vår kosmiska bakgård Rymdsonder har skickats iväg lite varstans i vårt solsystem för att ta närbilder och utföra mätningar av allehanda slag. En av de mest kända är Voyager 2, som skickades iväg från jorden Voyager har besökt Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus, dit den nådde efter tolv år i rymden. Voyager har betytt mycket för vår moderna kunskap om våra kosmiska grannar, och när detta skrivs, så har man fortfarande kontakt med den. Den närmar sig de yttre gränserna för solsystemet, och kommer att fortsätta sin resa oändligt i den interstellära rymden. Man räknar med att ha kontakt med Voyager 2 i ytterligare några år, och fortfarande tar man emot viktiga data därifrån. Venus yta är helt skymd av moln, men genom att lägga en satellit i bana runt Venus, så har man kunnat göra venuskartor med hjälp av radar. Mars är troligen den himlakropp som snarast kommer att få besök av människor, och förberedelser förekommer. Både i form av 29

32 satelliter kring Mars och rymdsonder som har landat på mars. Bland annat har man skickat dit en radiostyrd bil, som är utrustad med kameror och annan mätutrustning och utrustning för provtagning. Det finns hur mycket bildmaterial som helst, och även mycket att läsa på de många NASAsidor som finns. Använd en sökmotor på Internet, och sök på t ex +mars +image så hittar du strax massor med material. 30

33 Stjärnors liv och död, kosmisk ekologi Vår sol är en stjärna bland ett par hundra miljarder stjärnor som finns i en stor spiralgalax, som vi kallar Vintergatan. Vintergatan är en av åtminstone tiotals miljarder galaxer, som tillsammans utgör vårt universum. Spiralgalax, M51. Bild NASA. Bilden är tagen med Hubble Rymdteleskop Om den här bilden hade föreställt Vintergatan, så visar den rosa ringen ungefär vårt solsystems läge i galaxen. Den rosa ringen visar också det ungefärliga område i galaxen som vi ser som stjärnor. Ett något större del av galaxen syns som ett ljust band över himlen. Hur stjärnor lyser Stjärnor består till största delen av vätgas. En vätgasatom har en proton och en elektron. I stjärnans inre, där trycket är högt och temperaturen extremt hög, sker en kärnreaktion. Av fyra väteatomer bildas en heliumatom, som består av två protoner, två neutroner och två elektroner. Men om man jämför vikten (massan) av en heliumatom med fyra väteatomer, så väger de fyra väteatomerna lite mer. 2 Einsteins berömda ekvation E = m c säger att massa kan omvandlas till energi. Och det blir mycket energi; massan gånger ljushastigheten i kvadrat. Ljushastigheten är ett stort tal, m/s. Det är enorma mängder energi som frigörs i vätebomben i stjärnans inre, och som får hela stjärnan att stråla ut både ljus och värme (och mycket annat också för den delen). 31

34 Men den här kärnreaktionen kan inte pågå i evighet. Vår sol har lyst i ca fem miljarder år, och kommer att lysa lika länge till. Solen är en medelvarm gul stjärna. Stora och tunga stjärnor brinner häftigt, men kort. De lyser med ett blått ljus, och kan vara utbrända redan efter några miljoner år. Små, röda stjärnor lever däremot mycket länge. Det finns ingen röd dvärgstjärna i vårt ca 15 miljarder år gamla universum som ens närmar sig sin egen ålderdom och död. Stjärnors död När vätgasreaktionen i solen så småningom avtar, så kommer solen att så sakteliga kollapsa under sin egen tyngd. Men det betyder faktiskt att lägesenergi övergår i värme, så att solens inre blir ännu hetare, och trycket ännu högre. Värmestrålningen kommer att få solens yttre delar att växa ut till en röd jättestjärna, sval på ytan, men stor. Antagligen kommer jorden att sväljas av solen. I det heta inre av solen kommer nya kärnreaktioner igång, och tyngre grundämnen bildas, som syre, kväve och kol. Nödvändiga ämnen för liv. Grundämnen upp till järn kan bildas under en stjärnas åldrande livstid. Solens död blir ganska odramatisk. De yttre delarna av solen försvinner ut i rymden som en s k planetarisk nebulosa, medan de inre delarna först syns som en vit dvärgstjärna, och som så småningom, efter många miljarder år, svalnar och slocknar. Tyngre stjärnor får däremot en mycket mer dramatisk död. När kärnreaktionerna i stjärnans inre upphör, så finns det ingenting som står emot stjärnans egen gravitation. Det inre av stjärnan krymper ihop allt mer. De går in i ett så ostabilt läge, att hela stjärnan plötsligt exploderar. Vi får en supernova. En atom består mest av tomrum. Atomkärnan, som består av protoner och neutroner, är bara en liten, liten del av hela atomen. Nästan hela atomens volym upptas av de mycket tunga elektronmolnen. Men när en tung stjärna kollapsar, så gör den det ordentligt. Elektronmolnen i atomerna orkar inte hålla emot, utan även atomerna kollapsar. Den här kollapsen går fort, och det är rekylen från den som orsakar supernovaexplotionen. De små, men oerhört komprimerade stjärnorna som blir kvar kallas för neutronstjärnor. Stjärnan Betelgeuse i Orion är en röd superjätte, som nu närmar sig det instabila stadiet då den kommer att detonera i en supernova. Det kan ske när som helst, under de närmaste åren. Även Aries i Skorpionen står på gravens rand på detta sätt. Vid explosionen kastas mycket av de grundämnen som formats i stjärnan under dess livstid ut i rymden. Då bildas också de tyngre grundämnena, silver, guld, uran m fl, och kastas även de ut i rymden. År 1054 noterade kinesiska astronomer en stjärna i Oxens stjärnbild, som under några veckor lyste så starkt att den t o m syntes på dagen. Det var en supernova, och resterna efter den kallas Krabbnebulosan. 32

35 Det inre av Krabbnebulosan tagen med Hubble-teleskopet. Bild NASA. En krympande stjärna roterar allt snabbare. Rent fysikaliskt beror det på att rörelsemängden är konstant. Jämför med en skridskoprinsessa som gör en piruett. Hon drar in armarna och det fria benet mot kroppen, och hennes rotationshastighet ökar. Sen sträcker hon ut armar och ben för att bromsa upp rotationen. En neutronstjärna har ofta ett mycket starkt magnetfält, som gör att strålning och ljus styrs ut från stjärnan i huvudsak åt bara två håll. Om stjärnan roterar så i förhållande till oss, att vi kan se strålningsriktningen, så kommer stjärnan att förefalla blinka som en fyr. Fast snabbare. Den kan rotera flera varv i sekunden. Ofta kallas därför neutronstjärnor stjärnor för pulsarer. Gravitationen på en krympande stjärnas yta ökar. En stjärnas gravitationen beror på mängden massa i stjärnan, och den är konstant även när stjärnan kollapsar. Men gravitationen ökar med minskat avstånd till stjärnans masscentrum. Einstein kom i sin relativitetsteori från 1905 fram till att gravitation kröker ljusstrålar. Detta verifierades experimentellt under en solförmörkelse 1919, då man kunde observera en stjärna nära solen, som egentligen borde vara skymd bakom solen. Och ju starkare gravitation, desto mer kröks ljusstrålarna. Till slut kan ljuset från en tillräckligt stor kollapsande stjärna krökas så mycket att det inte lyckas ta sig där ifrån. Stjärnan utvecklas till ett svart hål. Nya stjärnor blir till En anledning till att vi inte kan se hela vintergatan ens med optiska teleskop är att gigantiska nebulosor med i huvudsak vätgas skymmer sikten för oss. Vätgas, som kan ingå i bildandet av nya stjärnor. Men stjärnor kan inte bildas av enbart vätgas. Andra grundämnen behövs. Stjärnstoft som kastas ut från en supernova innehåller alla något så när stabila grundämnen. Resterna från supernovan når kanske så småningom en vätgasnebulosa. Mer materia i nebulosan betyder mer gravitation, och delar av nebulosan börjar dra ihop sig. Stjärnor börjar formas. Vårt solsystem kom till ur ett ganska platt moln av vätgas och stjärnstoft. Molnets centrum packade sig samman till solen, och materieansamlingar däromkring kondenserades till planeter. Efter några miljoner år hade solen tätnat så mycket att dess temperatur blev mycket hög. Vi har en kombination av värme på grund av minskad lägesenergi och ett alltmer ökat tryck som till slut satte igång kärnreaktionen i solens inre. Även området där de inre planeterna skulle komma att bildas värmdes upp. Och värme är atomrörelse. Ju varmare, desto 33