Instuderingsfrågor i astronomi Svaren finns i föreläsningarna eller i kursboken

Transkript

1 Instuderingsfrågor i astronomi Svaren finns i föreläsningarna eller i kursboken Föreläsning 1 Inga frågor Föreläsning 2 Vad som finns på stjärnhimlen Vad kallas den stjärna som är närmast jorden (bortsett från solen)? Hur många ljusår är den från oss? Är den synlig på Kalmars breddgrad? Vad heter himlens ljustarkaste stjärna? Är den synlig på Kalmars breddgrad? Vad är cirkumpolära stjärnor? Nämn en öppen stjärnhop på norra stjärnhimlen som kan ses med blotta ögat även i Kalmars stadsbelysning. De 10 närmaste stjärnorna anges här tillsammans med sina magnituder (bokstavsordning). Vilka är synliga för blotta ögat? Hur ser man det i tabellen? Namn (Apparent) magnitud Barnards stjärna 9,5 BD ,5 Cen A -0,01 Cen B 1,33 CN Leo 13,5 Proxima 11,1 Sirius A -1,46 Sirius B 8,3 UV Cet A 12,5 UV Cet B 13,5 Orientering på stjärnhimlen Vad är ett stjärndygn? Ungefär hur mycket kortare än ett medelsoldygn är ett stjärndygn? Varför är ett stjärndygn kortare än ett medelsoldygn? Vad är en bågminut? Vad är en bågsekund? Vad kallas det koordinatsystem på himmelssfären som utgår från observatören?

2 Vad är zenit? Vad kallas det koordinatsystem på himmelssfären där stjärnorna har (nästan) fasta positioner? Vad är sommarsolståndet? Vad är vintersolståndet? Vad är vårdagjämningen? Vad är ekliptikan? Vad är vårdagjämningspunkten? Stjärnhimlen förändras Vad är jordaxelns precession? Du behöver inte förklara hur den uppkommer. Vilken effekt har den på stjärnhimlen? Vilken rörelse hos jorden utnyttjas för att mäta avståndet till näraliggande stjärnor? Ungefär hur många ljusår är en parsek? (Bonuspoäng om du anger hur en parsek definieras) Vad är stjärnornas egenrörelse? Observationer med instrument Beskriv skillnaden mellan de två huvudtyperna av optiska teleskop. Vilken typ måste man använda för öppningar större än 1 m? Varför? Nämn två fördelar med att använda digitala CCD-kameror framför vanliga kameror med fotografisk plåt när man fotograferar med teleskop. Beskriv den huvudsakliga fördelen med att placera ett optiskt teleskop i rymden, jämfört med att placera det på jorden? Nämn två anledningar till att placera markbaserade optiska teleskop på bergstoppar i ökenområden. När man vill studera himlens gammastrålning, röntgenstrålning, ultraviolett mm., så måste man placera teleskopet eller detektorn i rymden. Varför? Följande elektromagnetiska vågtyper är skrivna i bokstavsordning. Sortera dem i våglängdsordning (kortast först): Gammastrålning Infrarött Mikrovågor Radiovågor Röntgenstrålning Synligt ljus Ultraviolett

3 Av det synliga ljuset är följande färger skrivna i bokstavsordning. Sortera dem i våglängdsordning (kortast först): Grönt Rött Violett Föreläsning 3 Var planeter bildas Vad är en nebulosa? Vad kallas de stora nebulosor där stjärnbildning ofta pågår? Var i Vintergatan finns de mest? Hur många är de i Vintergatan (endast storleksordning)? Vilken kraft är det som strävar efter att sammandra rymdmoln? Vad håller emot så att inte hela molnet dras ihop? Nämn något som kan få delar av molnet blir tillräckligt täta för att kunna dras samman. Hur planeter bildas Beskriv hur det kommer sig att en nebulosa under sammandragning bildar en ansamlingsskiva. Vilka tre typer av materia bestod solnebulosan av? Förklara varför gasjättar bildades i de yttre delarna av solsystemet, medan mindre stenplaneter bildades i de inre. Vad var det som avbröt gasjättarnas tillväxt? Hur kan det komma sig att det i andra planetsystem finns gasjättar nära sin stjärna? Stora bombardemanget Hur ser man skillnad på äldre och yngre ytor på månen? Hur har de yngre ytorna skapats? Vad var det stora bombardemanget? Ungefär när slutade det? Vad är en himlakropps flykthastighet? Vilken är den typiska fart med vilken stenar och mindre himlakroppar når jorden eller månen (innan de ev. bromsas eller förstörs av atmosfären)? Ange bara storleksordningen. Rörelse och banor Vilka planeter har högst fart i sin omloppsbana kring solen: de närmast eller de längst bort från solen? Vad är en resonans för omloppsbanor?

4 Ange någon effekt som resonanserna har. Beskriv hur tunga planeter kan hindra andra planeter från att bildas. Tidvattenkrafter När uppstår springflod och nipflod, och varför? Hur påverkar förskjutna tidvattenbucklor jordens rotation och månens bana. Hur skulle påverkan vara om månens omloppstid vore kortare än ett dygn? Vad är Rochegränsen? Vad händer med en måne som hamnar innanför? Föreläsning 4 Småkroppar i yttre solsystemet Hur skiljer sig planetesimaler i solsystemets inre och yttre delar, när det gäller deras sammansättning? Varför? Var i solsystemet befinner sig Kuiperbältet? Vilken form har det? Vilken typ planetesimaler befinner sig där (jfr. översta frågan)? Har de bildats där de är? Om inte, hur har de hamnat där? Vilken planet har hindrat dem från att bilda en egen planet? Nämn en småplanet i Kuiperbältet. Var i solsystemet befinner sig Oorts moln? Vilken form har det? Vilken typ planetesimaler befinner sig där (jfr. översta frågan)? Har de bildats där de är? Om inte, hur har de hamnat där? Hur kan de slungas in mot solen? Asteroider Var i solsystemet befinner sig huvudbältesasteroiderna? Vilken planet har hindrat asteroiderna från att bilda en egen planet? Nämn en sond som har varit nära eller landat på en asteroid. Kometer Hur skiljer sig kometer från Kuiperbältet och Oorts moln åt, när det gäller: Periodtid. Från vilka riktingar de närmar sig solen. Hur hänger skillnaderna samman med var Kuiperbältet och Oorts moln befinner sig och vilken form de har?

5 Hur många svansar har en komet? Vad består de av? Åt vilket håll pekar de (i grova drag)? Varför? Vad är kometens koma, och hur uppstår det? Krockar med jorden Vad är ett stjärnfall? Ange skillnaden mellan meteorer, meteoriter och bolider. Vilket är det vanligaste ursprunget till meteoriter? Vilken huvudindelning görs för meteoriter. Vilken är skillnaden i deras ursprung? Ungefär hur stor är en nedslagskrater som slår ner på jorden (jämfört med projektilen)? Var finns den krater som är huvudkandidat till det nedslag som utrotade dinosaurierna? När skedde det nedslaget? Nämn minst en anledning till att en projektil med ett par mils storlek kan leda till massutdöende på jorden. Ungefär hur ofta förekommer ett nedslag som kan leda till massutdöende? Varför ser meteorskurar att komma från en viss punkt på himlen? Föreläsning 5 Gemensamt om jordliknande planeterna Varför domineras ytorna på månen och Merkurius av nedslagskratrar, men inte på de övriga planeterna? Varför kan månen och Merkurius inte behålla någon atmosfär? Hur skiljer sig atmosfärerna hos Venus, jorden och Mars åt ifråga om täthet och tryck? Hur skiljer sig atmosfärerna hos Venus, jorden och Mars åt ifråga om temperatur? Hur skiljer sig atmosfärerna hos Venus, jorden och Mars åt ifråga om innehåll? Varför bör jordens vatten har kommit hit efter att jorden bildades? Varifrån i solsystemet bör det ha kommit? Hur har det kommit hit? Merkurius Varför är det väsentligt mer sällsynt att se Merkurius på himlen än övriga synliga planeter? Vilket är längst, ett Merkuriusdygn eller ett Merkuriusår? Hur många gånger går det ena på det andra?

6 Venus Vad består Venus täta moln av? På vilka två sätt är atmosfären extrem vid ytan jämför med jorden? Jorden Varför är jorden fortfarande het på insidan? Månen Nämn en observation som givit upphov till hypotesen att månen bildats genom en kollision mellan jorden och en protoplanet. Förklara hur våra årstider uppstår. Förklara med en figur hur en solförmörkelse uppstår. Förklara med en figur hur en månförmörkelse uppstår. Vad är en ringformig solförmörkelse och hur uppstår den? Varför ser man i Kalmar en total månförmörkelse mycket oftare än en total solförmörkelse? Varför blir månen inte helt mörk vid en total månförmörkelse? Vid vilken månfas uppstår en solförmörkelse? Vid vilken månfas uppstår en månförmörkelse? Varför blir det inte en förmörkelse varje gång månen är i dessa faser? Mars Hur skiljer sig Mars atmosfär från Jordens? Hur stämmer det med kratertätheten på Mars? Vilket ämne står för tillväxten av Mars poler på vintern? Nämn en sond som har landat på Mars Nämn en förekomst eller ett spår av vatten man har hittat på Mars Vilket öde väntar Mars måne Phobos? (Varför?) Föreläsning 6 Jupiter Vilken är källan till det stora överskottsvärme som Jupiter utstrålar? Vad är Jupiters röda fläck? Hur länge minst har den existerat? Hur vet man det? Hur vet man att den inte är fast förankrad i Jupiters inre?

7 Varför har Io hög vulkanisk aktivitet? Saturnus Hur tjocka är Saturnus ringar? Vilken måne i solsystemet har en tjock atmosfär? Kring vilken planet cirklar den? Uranus, Neptunus Vad kallas Uranus och Neptunus respektive Jupiter och Saturnus, och vad säger det om vad de främst består av? Hur skiljer sig Uranus rotationsaxel från övriga planeters? Vilken gas ger Uranus och Neptunus deras blå färger? Andra planetsystem Vad är den beboeliga zonen runt en stjärna? Hur påverkas den av växthuseffekten? Kan man på goda grunder påstå att jorden är Vintergatans enda planet med civilisation? Vad är SETI? Solen del 1 På vilket sätt ändras solens innehåll av grundämnen vid dess energiproduktion? Vilken är den övergripande termen för den energiproducerande processen (inte detaljnamn som proton-proton-kedjan, CNO-cykeln mm)? Var i solen pågår energiproduktionen idag? Vart tar de ämnen som bildas där vägen? Vad är konvektion och var i solen försiggår den? Syns konvektionen på solytan och hur ser den i så fall ut? Vilken är solens effektiva temperatur (mätt i Kelvin på hundratalet eller tusentalet grader när)? Vad kallas den atmosfär som vi ser som solskivan? Vad kallas atmosfären som ligger utanför denna? Vad kallas solens yttersta atmosfär? Ungefär hur varm är den? När kan man se den med blotta ögat? Vilket är det säkraste sättet att titta på solen, solfläckar och en solförmörkelse (innan den är total)? På vilket sätt sätt skiljer sig solens rotation kring den egna axeln från planeternas?

8 Föreläsning 7 Solen del 2 Hur snabbt når solvinden jorden? Hur ser vi den på jorden? Vilken roll har solvinden för kometerna? Varför är solfläckar mörkare än resten av solen? Vad är solfläckscykeln, och hur lång är den? (Vilka huvuddrag har solens magnetfält under en solfläckscykel, och vilken roll spelar solens rotation och konvektionen?) Vad är en protuberans? Stjärnors egenskaper Hur förändras färg och ljusstyrka hos något som blir varmare? Förklara skillnaden mellan apparent och absolut magnitud. Vad är ett spektrum från en stjärna? Ge ett exempel på hur stjärnspektra skiljer sig från en svart kropps. Ge ett exempel på hur man kan bestämma en stjärnas temperatur ur dess spektrum. Om stjärnljus färdas genom gas (rymdmoln eller stjärnans egen atmosfär), så lyfts många elektroner i dess atomer till högre energinivåer. Hur syns det i stjärnans spektrum? Elektronerna i ett stjärnbelyst rymdmoln faller också tillbaka till de lägre energinivåerna. Hur syns det rymdmolnets spektrum? Hur kan man i ett spektrum från en stjärna eller ett rymdmoln se vilka atomer och molekyler som finns där? Beskriv hur en stjärnas spektrum förändras om den rör sig bort från oss respektive mot oss! Vilken stjärnegenskap finns på HR-diagrammets lodräta axel? Vilken stjärnegenskap finns på HR-diagrammets vågräta axel? Skissa var i ett HR-diagram man hittar huvudserien. I vilken ände av huvudserien hittar man de tyngsta resp. lättaste stjärnorna? Var i HR-diagrammet hittar man de närmaste ( = de vanligaste) stjärnorna? Var i HR-diagrammet hittar man himlens ljusaste stjärnor? Vilket urval av stjärnor utgör alltså den stjärnhimmel vi ser?

9 Föreläsning 8 Dubbelstjärnor Hur vanligt är det att en stjärna är en del av en dubbelstjärna eller multipelstjärna? Vilken är förutsättningen för att multipelstjärnor vara stabila och inte upplösas? Kring vilken punkt kretsar komponenterna i en dubbelstjärna? Vilken komponent får störst bana? Gäller samma svar för paret Jorden-månen? Vilka är de enda stjärnor som kan vägas direkt? Vilka observationer använder man för att bestämma massorna? Vad är mass-luminositetsrelationen? Hur har man hittat den? Var i HR-diagrammets huvudserie hittar man alltså tunga resp. lätta stjärnor? När lätta stjärnor blir gamla Hur förändras vätefusionen när vätet i mitten tagit slut? Hur gammal är solen då? Hur börjar solens temperatur ändras då? Hur börjar solens färg ändras då? Hur börjar solens storlek ändras då? Är förändringarna så snabba att enskilda individer drabbas? Vad händer med heliumet i kärnan vid heliumflashen? Begreppet degeneration behöver inte tas med i svaret. Hur gammal är solen när den får en heliumflash? När tunga stjärnor blir gamla Varför stannar stjärnor kortare tid på huvudserien, ju tyngre de är? Var sker förbränningen av olika ämnen i en tung stjärna när den lämnat huvudserien? Variabla stjärnor stjärnor som blinkar på riktigt Hur hjälper variabla stjärnor oss att bestämma avstånd i universum?

10 Föreläsning 9 Hur lätta stjärnor dör Vad är en planetarisk nebulosa? När uppstår den i solens historia. Hur utvecklas solens utseende efter att nebulosan bildats, och varför? Vad är en vit dvärg och hur bildas den? Varför lyser den och hur förändras dess ljus på lång sikt? Ungefär hur stor är dess radie? Hur tung kan en vit dvärg maximalt vara? Hur tunga stjärnor dör När all förbränning upphört i en tung stjärna, vilket finnns ämne längst in i dess kärna? Varför inte ett tyngre ämne? Ungefär hur ofta händer det att en supernova exploderar i en Vintergatsliknande galax? Ungefär hur ljusstarka är de (ange ett lysande objekt man kan jämföra dem med) Neutronstjärnor Ungefär hur stor är diametern hos en neutronstjärna och hur tung kan den vara? Vad är en pulsar? Vilken roll spelar rotationsaxelns och magnetfältets riktningar för dess pulser? Varför roterar en nybildad neutronstjärna med många varv per sekund? Svarta hål Hur tung får den kompakta resten efter en supernova vara om den inte ska bli ett svart hål? Vad är händelsehorisonten hos ett svart hål? Varför slits föremål som faller in i ett svart hål isär? Nämn en observation som starkt tyder på existensen av svarta hål. Exploderande vita dvärgar Beskriv i grova drag hur en supernova typ 1a uppstår. Speciellt: varför är supernovor typ 1a alltid lika ljusstarka? Varför är supernovor typ 1a viktiga för avståndsbestämning till avlägsna galaxer?

11 Föreläsning 10 Interstellära mediet (ISM) Vad menas med Interstellära mediet? Varifrån kommer de grundämnen i ISM som är tyngre än helium? Vilka trender finns i kemiska sammansättningen av ISM och varför? Nämn två sätt för en nebulosa att lysa. Hur påverkas stjärnljus som färdas genom en nebulosa? Stjärnors födelse Beskriv översiktligt hur stjärnor bildas. Hur varmt är det i stjärnans mitt när proton-proton-kedjan startar? Vilken är den första tydliga strålning en stjärna avger innan den har tänts? Varför är protostjärnan varm redan innan fusionen börjar? Vad är ett Herbig-Haro-objekt? Vad är en brun dvärg? Varför hittar man ofta pelarliknande strukturer i jättemolekylmoln? Hur Vintergatan ser ut Ungefär hur stor är diametern hos Vintergatans skiva? Ungefär hur tjock är skivan? Hur stor är Vintergatans halo jämfört med skivan och vilken form har den? Stjärnhopar Hur kan man använda ett HR-diagram för att bestämma åldern på en stjärnhop? Skissa i ett HR-diagram. Var i Vintergatan (med halo) hittar man öppna stjärnhopar (främst)? Var i Vintergatan (med halo) hittar man klotformiga stjärnhopar (främst)? Var i Vintergatan (med halo) hittar man jättemolekylmoln (främst)? Vilken typ av stjärnhop upplöses med tiden och varför? Mörk materia Hur vet man att största delen av Vintergatans massa består av mörk materia? Vintergatans mitt Hur vet man att det finns ett supermassivt svart hål i Vintergatans centrum?

12 Föreläsning 11 Galaxformer Skissa och beskriv kortfattat de 4 galaxtyperna i Hubbles stämgaffeldiagram, så att skillnaden mellan dem framgår tydligt. Bortse från oregelbundna (irreguljära) galaxer. Markera i skisserna var det pågår mest stjärnbildning. Vilken galaxtyp har störst andel av gamla stjärnor? Hur ser man i ett fotografi av en galax om den har många unga stjärnor eller om de flesta av dess stjärnor är gamla? Vintergatans grannar Vilka är de 2 största medlemmarna i lokala galaxgruppen? Galaxkollisioner Hur påverkas takten av stjärnbildning under och strax efter galaxkollisioner. Varför? Vintergatans kollisioner Finns någon risk att Vintergatan och Andromedagalaxen krockar? Om ja, när ungefär? Deltar Vintergatan i någon galaxkollision just nu? Galaxhopar Beskriv övergripande mönstret för hur galaxhopar är fördelade i universum? Beskriv två observationer som visar att galaxhopars massa domineras av mörk materia. Hur galaxer bildats Ännu inga frågor

13 Föreläsning 12 Det tidigaste vi kan se Vad är universums mörka ålder och när inföll den? Ungefär hur gammalt var universum när de första stjärnorna tändes? Ungefär hur gammalt var universum när galaxerna bildades? Bevisen för Big Bang Vad är Hubbles lag och vad säger den? Varför kan allt helium vi ser inte ha producerats i stjärnorna? Var och när har det producerats i stället? Beskriv kort tre starka indikationer på att Big Bang verkligen har ägt rum. Universums geometri Är rummet i det observerbara universum krökt eller platt? Om krökt: positivt eller negativt? Universums upptäckta framtid Är hastigheten i universums expansion konstant eller minskar den eller ökar den? Vilken undersökning har avgjort den frågan? Gasen som gav upphov till den kosmiska bakgrundsstrålningen var ca K varm. När vi ser gasen idag mäter vi bara temperaturen knappt 3 K. Varför? Ungefär hurdan är fördelningen mellan mörk energi, mörk materia och vanlig materia? Ungefär hur gammalt är universum? Nämn ett rörelsemönster i universum där vi ser påverkan av mörk materia. Nämn ett rörelsemönster i universum där vi ser påverkan av mörk energi.

14 Föreläsning 13 Aktiva galaxer Nämn två typer av aktiva galaxer man observerar. Vilken typ av objekt är anledningen till galaxernas aktivitet? Kosmisk strålning Vad består s.k. kosmisk strålning av? Nämn en möjlig plats där partiklarna acceleras till de enorma energierna i kosmisk strålning. Inga frågor om AMANDA / IceCube och Fermi