Orienteringskurs i astronomi Föreläsning 1, 2014-09-01 Bengt Edvardsson Innehåll: Korta frågor och svar Anteckningarna är en hjälp vid läsningen av boken men definierar inte kursen. Första föreläsningen tar upp litet olika delar från hela kursen. Vad innebär begreppet ljusår? Ett ljusår är omkring 9,5 10 15 m, 9 500 000 000 000 000 m. Det är den sträcka ljuset färdas under ett år med sin oföränderliga hastighet av 300 000 km/s. (Rymden är OTROLIGT TOM. Avstånden mellan stjärnorna är enorma!) Ljusår : Här använder man ett tidsmått för en sträcka. Förr använde man på liknande sätt en dagsresa som ett ungefärligt avståndsmått, och underförstod ungefär hur långt man kom på en dag med en typisk hastighet för häst och vagn inklusive raster. Vad är det för skillnad mellan Solen och en stjärna? Ingen. Solen är en vanlig stjärna och får sin energi från kärnreaktioner (fusion av väte till helium) i solens centrum. Det är bara för att Jorden går i bana runt Solen som den tycks oss så ljus. Vad är det för skillnad mellan en stjärna och våra planeter? Stjärnan är het och gasformig och lyser av egen kraft. En planet är kall och går i omloppsbana runt sin stjärna. Den lyser väldigt mycket svagare med reflekterat stjärnljus och bildades tillsammans med sin stjärna ur samma gasmoln. (Nu börjar man dock upptäcka heta planeter runt andra stjärnor.) Planetsystem väger bara en liten bråkdel av vad stjärnan väger. Vad får en stjärna att lysa? Den starka värmen som alstras i termonukleära fusionsprocesser i stjärnans inre
(sid. 146) transporteras på olika sätt till ytan. Den synliga ytan är några tusen grader varm och stjärnans centrum har temperaturer på miljontals grader. Varför uppvisar stjärnor olika färger? De har olika effektivtemperaturer (sid. 137). En sval stjärna är röd, en het är vit eller blå. (Jämför med en järnbit som hettas upp, färgen ändras från mörkt röd till brandgul, gul och vit när temperaturen stiger.) Vad är en stjärnbild? Ett antal ljusa stjärnor som råkar ligga i ungefär samma riktning på himlen just nu. De stjärnor som bildar våra stjärnbildsfigurer ligger mestadels mycket nära Solens plats i Vintergatan, i vår hembygd. De hör vanligtvis inte ihop på något annat sätt utan ligger på olika avstånd från solsystemet. Internationella astronomiska unionen, IAU, har delat in stjärnhimlen i 88 områden som har namn efter stjärnbilder. Alla objekt inom en stjärnbilds gränser sägs höra till stjärnbilden även om de ligger långt bort i universum och är helt osynliga för ögat. Människor i olika kulturer har (haft) olika stjärnbildsindelningar. Vad är vintergatsbandet som man ser en mörk och stjärnklar natt? Enorma mängder av avlägsna stjärnor och nebulosor i vår egen galax, Vintergatan. De ses i ett band runt hela himlen som beror på att Solsystemet ligger i Vintergatans skiva (eller disk på svengelska). Vintergatans disk innehåller ett par hundra miljarder stjärnor (sid. 204). Vintergatsbandet bildar en storcirkel runt hela himlen och syns bäst långt från stadsljus. Vad är en nebulosa? Ett mycket stort och tunt gas- och stoftmoln (kap. 8) (vanligen ca 90% väte, 9% helium och 1% tyngre grundämnen. Stoftet bildas främst av de tyngre atomerna). Ljusa (emissions-) nebulosor får ofta sin energi från UV-ljus från heta stjärnor i närheten och strålar ut ljus i olika spektrallinjer. Chockvågor från supernovor ger också upphov till ljusa emissionsnebulosor (bild 8.2). En mörk nebulosa är ett kallt och inte upplyst gas- och stoftmoln. De mycket små stoftpartiklarna skymmer i stället bort det som finns bakom. Stoftet i en mörk nebulosa i närheten av en ung och het stjärna kan reflektera ljus särskilt det blåa ljuset reflekteras effektivt och ger stjärnan en blåaktig omgivning detta kallas för en reflektionsnebulosa (bild
9.12 och 8.13). Nebulosor är väldigt mycket större än stjärnor, mäts ofta i ljusår. Nebulosor kan se mycket olika ut och bildas på olika sätt. Stjärnor med planetsystem bildas när kall gas i mörka nebulosor dras ihop av gravitationskraften. Vad är en galax? En mycket stor ansamling av miljontals eller miljardtals stjärnor, gas och stoft (sid. 221) samt mycket mörk materia. De hålls ihop av gravitationskraften mellan alla sina olika objekt. De är mycket olika stora, mäts i 1000-tals till 100.000-tals ljusår. Vår egen galax heter Vintergatan och uppskattas innehålla omkring 200 miljarder stjärnor. Vintergatan är en stor spiralgalax. Hur fördelar sig galaxer i universum? Precis som stjärnor trivs de bäst i grupp. Vintergatan och Andromedagalaxen hör till den lokala gruppen, som också innehåller ett 50-tal dvärggalaxer. Stora galaxhopar kan innehålla 1000-tals. Galaxer i hopar kolliderar ofta och smälter samman, dock utan att stjärnorna kolliderar de ligger mycket glest. Vad är det som får galaxhopar att hålla ihop? Gravitationskraften, precis som för enskilda galaxer, stjärnor, planeter och kometer. Gravitationen är den kraft som bildar strukturer i Universum och som dominerar olika objekts rörelser. Den håller också Jorden i bana runt Solen, och oss kvar på marken. På stora skalor, som galaxer och galaxhopar domineras gravitationskraften av den mörka materien Vad är Big Bang? Den händelse då RUMMET, TIDEN och MATERIEN, d v s Universum, skapades (sid. 243). Den inträffade för knappt 14 miljarder år sedan. Solen går upp i öst och ned i väst eller? Jorden snurrar kring sin axel ett varv varje dygn. Hastigheten vid ekvatorn är ca 1670 km/h (sid. 35). Jorden snurrar från väster mot öster (moturs sett från nordpolen), men vi upplever det i stället som om himlen - med Solen, Månen, planeter, stjärnor och galaxer - snurrar runt oss från öster till väster. Varför har vi årstider?
Jorden går i bana kring Solen och Jordens rotationsaxel lutar 23,5 o mot jordbanans axel (ekliptikans axel). När vi har sommar i norr lutar nordpolen litet mot Solen och sydpolen litet bort från Solen. Då är det vinter i Sydafrika. Ett halvt år senare är Jorden på andra sidan solen och vi har vinter i norr. Jordens hastighet i banan runt Solen är omkring 108 000 km/h (sid. 37). Ekvatorn, vändkretsar och polcirklar Se boken, bild 2.4 (sid. 37). Varför ser man olika stjärnbilder olika tider på året? Jorden befinner sig under året i olika lägen i sin bana kring solen. Vi kan inte se de stjärnbilder som finns i närheten av solen eftersom de bara är uppe på dagen och dagsljuset är för starkt och gör himlen ljus. Efter ett halvt år är jorden på andra sidan solen och då ser vi dessa stjärnbilder alldeles utmärkt mitt i natten. Hur hittar man riktningen norr med hjälp av stjärnhimlen? Följ de två yttre stjärnorna i Karlavagnen (en del av Stora björnen) uppåt till den första ljusa stjärnan. Det är Polstjärnan (vilken inte är himlens ljusaste stjärna ljusast är Sirius som syns i sydlig riktning på vinternätterna och blinkar i olika färger beroende på turbulens i jordens atmosfär). Karlavagnen är de 7 ljusaste stjärnorna i stjärnbilden Stora björnen som syns i övre högra hörnet på sid. 29 i boken. Polstjärnan (Polaris) ligger längst ut i svansen på Lilla björnen. Hela himlen tycks rotera runt polstjärnan. Den ligger alltid rakt upp för den som befinner sig på nordpolen och pekar alltid ut riktningen mot norr. Tips: APOD http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod (Astronomy Picture Of the Day) har varje dag utmärkta astronomibilder med förklaring av en astronom. Deras bildarkiv är också fantastiskt. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap090909.html visar till exempel hur norra stjärnhimlen tycks rotera runt polstjärnan. Hur uppkommer Månens faser? Precis som med Jorden är alltid halva Månklotet solbelyst och halva mörkt. Månen går i bana runt Jorden (hastighet ungefär 3600 km/h) (sid. 97) och Solen belyser den från olika håll sett från Jorden. När Månen är ny eller i nedan står den nära Solen på himlen (och är uppe på dagen) och mellan solen och jorden, då
belyser Solen mest dess baksida och vi ser en månskära. Nära fullmåne ser vi Månen från nästan samma håll som Solen ser den och sidan vi ser är nästan helt belyst. Jorden är mellan Solen och Månen och Månen är uppe hela natten. En liten (2,5 minuter) film om planeters och stjärnors storlekar i universum (engelsk text klicka bort reklamen först): http://www.youtube.com/watch?nr=1&v=heheh1bh34q (testad OK 2/9 2014). Observera att på youtube tycks det finnas fler felaktiga eller avsiktligt missvisande filmer än det finns bra filmer. Tro inte på hälften av vad som påstås Rymden är otroligt tom, även där solen finns mitt i skivan av den stora spiralgalaxen Vintergatan. Närmaste stjärna ligger 4,2 ljusår bort. Om vi krymper det avståndet till avståndet mellan Uppsala och Stockholm (ungefär 70 km) skulle solen få en diameter motsvarande 2,5 millimeter och den största kända stjärnan 5 meter.