Altings begyndelse også Jordens. Chapter 1: Cosmology and the Birth of Earth

Transkript

1 Altings begyndelse også Jordens

2 Cosmology and the Birth of Earth CHAPTER 1

3 Jorden i rummet Jorden set fra Månen

4 Jorden er en enestående planet Dens temperatur, sammensætning og atmosfære muliggør liv Den er i stadig forandring Jorden i rummet Den har en lang og kompleks udviklingshistorie

5 Ideerne om universet har en rig historie Ofte kulturelt bestemte Kosmologi Har typisk indeholdt overnaturlige fænomener Den vestlige tradition bygger på videnskabelige observationer

6 Opfattelsen af Jorden Jorden som centrum Det geocentriske verdensbillede Himmellegemer kredser omkring Jorden Bevist af Ptolemæus e.kr., men forkert Opretholdt som religiøst doktrin frem til middelalderen

7 Genfødsel af ideer i det 15. århundrede i Europa. Renæssancen Kopernikus Publicerede bevis for det heliocentriske verdensbillede Kepler Elliptiske planetbaner Galilei Kikkert - Måner omkring Jupiter I Danmark - Thyco Brahe

8 Isaac Newton ( ) Oplysningstiden En meget stor naturvidenskabsmand Naturlove beskriver naturen Det geocentriske verdensbillede trængtes tilbage

9 Jorden som en kugle En flad Jord afvist ~ 250 f.kr. (B.C.) Mange observationer viser en rund Jord En buet form ses ved måneformørkelse Ved havet ses først toppen af skibe I 1520 sejlede Magellan rundt om Jorden

10

11 Eratosthenes ~ 200 f.kr Jordens omkreds Målte skygger i to boringer med ca. 800 km afstand. Middag samme dag (sommersolhverv). Syene (Aswan) Ingen skygge (vertikalt indfald). Alexandria Skygge på 7.2 o. Han beregnede at 800 km var 1/50 af Jordens omkreds. Det er korrekt!!

12 Earth: Portrait of a Planet, 4 th Edition Copyright 2012 W. W. Norton & Company

13 Jorden roterer Åben linse mod nordstjernen Foucault s pendul (1851)

14 Den moderne verdensopfattelse Astrofysiske observationer og teorier Jorden er én af 8 planeter i solsystemet Solsystemet er placeret ude i en arm af mælkevejen Solen er én af ca. 300 milliader stjerner i mælkevejen Vi bor her

15 Afstande fra Jorden Afstande I universet er enorme og måles I lysår Lysets hastighed er km/s Et lysår er 9,5 x km (ca km) Månen er 1,3 lyssekund væk Solen er 8,3 lysminutter væk Nærmeste stjerner, Proxima Centauri og Alpha Centauri er 4,2 og 4,3 lysår væk Det synlige univers er mere end 13 milliarder lysår væk

16 Det moderne univers Afstande, masser og tider er nærmest ufattelige Universet udgøres af mere end 100 milliader galakser Andromeda, vores nærmeste galakse, er lysår væk

17 De store spørgsmål Naturvidenskaben søger at give svaret på Hvordan blev universet skabt? Hvor gammelt er universet? Hvordan og hvornår blev Solsystemet og Jorden dannet? Doppler effekten er med til at give svar

18 Doppler - effekt Bølger kan presses sammen eller udvides afhængig af kildens bevægelse i forhold til modtager Gælder for både lyd og lys Et standset tog høres ens af Anna og Bill Et tog i bevægelse høres forskelligt af Anna og Bill Anna hører en højere tone fra sammenpresset lyd Bill hører en lavere tone fra udvidet lyd Når toget passerer Anna vil hun høre en lavere tone Det er tydeligt ved køretøjer med udrykning

19 Doppler - effekt Lysbølger opfører sig som lydbølger Lys er elektromagnetiske bølger Synligt lys har bølgelængder fra 400 til 700 nanometer 400 nm Båt = Højere frekvens mindre bølgelængde 700 nm Rød = Lavere frekvens længere bølgelængde

20 Doppler - effekt En stjerne i bevægelse udsender lys som udsættes for doppler effekt Lys fra en stjerne, der nærmer sig iagttageren er forskudt mod blåt Lys fra en stjerne, der fjerner sig fra iagttageren er forskudt mod rødt

21 Doppler - effekt Atomerne i en stjerne absorberer bestemte bølgelængder. I et lysspektrum ses disse bølgelængder som mørke linjer. De mørke linjer fra en fjern gallakse er forskudt mod den røde ende (til højre) i forhold til lys fra Solen.

22 Det Ekspanderende Univers Lys fra fjerne gallakser er rødforskudt I 1929 erkendte Hubble denne Doppler - forskydning Han konkluderede at gallakser bevæger sig hastigt bort Det ledte til udvikling af teorien om Det Ekspanderende Univers - analogt til brøddej, der hæver

23 Big Bang Hvornår og hvordan begyndte det hele? Det bedste svar vi har: Big Bang Det Store Brag Al masse og energi var samlet i et punkt Det hele eksploderede for 13,7 milliader år siden og har siden været i stadig udvidelse

24 Big Bang Er baseret på fysikkens love Startede som en kaskade af processer Protoner og and neutroner dannet efter 1 sekund Brint og helium atomer (H, He) efter få minutter Brint smelter sammen og danner lette grundstoffer (He, Be, Li, B) Big Bang nuklearsyntese Universet fortsætter med at Ekspandere Afkøles Aftage i massefylde

25 Ekspansion og afkøling Efter Big Bang Brint til H 2 molekyler Stjernes brændstof Atomer og molekyler samler sig i store gaståger (nebula) Tyngdefeltet får gastågerne til falde sammen Kollaps resulterer i højere Temperatur Massefylde Rotationshastighed Der dannes stjerner

26 Efter Big Bang Varme og masse fra kollaps starter nuklear fusion Disse første generations stjerner opbruger hurtigt H 2 brændsel På grund af mangel på brint sker der Kollaps og opvarmning Produktion af tungere grundstoffer Eksplosion: En supernova

27 Dannelse af grundstofferne Stjerner er sande grundstof-fabrikker Big Bang nuklearsyntese dannede de lette grundstoffer Atomnr. 1, 2, 3, 4 og 5: H, He, Li, Be og B Tungere grundstoffer dannes ved nuklearsyntese i de store stjerner Atomnr. 6 26: C til Fe Grundstoffer efter nr. 26 dannes i supernova: op til nr. 92: U

28 Supernova Når brændstoffet svinder ind sker der kollaps og opvarmning Det fører til en eksplosion - en supernova, hvorved de tungere grundstoffer dannes op til nr. 92 (U) Billede: Krabbetågen en supernova set i år 1054

29 Solsystemet Jorden er én af 8 planeter I Solsystemet Definition af en planet Et stort fast legeme i kredsløb om en stjerne (som Solen) Har nær kugleform Har ryddet sine omgivelser for andre objekter Pluto, der tidligere var en planet, blev udelukket Måne Et fast legeme i kredsløb om en planet

30 Planeterne Der er to grupper af planeter i Solsystemet Jord-lignende (terrestriske ) Små, tætte, planeter af sten Merkur, Venus, Jorden og Mars Jupiter-ligende (jovianske) Store, lille massefylde, gas/isgigant-planeter Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun

31 Dannelsen af Solsystemet Nebular (gaståge/stjernetåge) teorien En 3., 4. eller 5. (?) generations nebula dannes for 4,57 milliader år siden Brint og helium fra Big Bang Tungere elementer dannet ved fussion i stjernerne og supernovaer Gastågen kondenserer og samler sig i en kæmpe skivestruktur

32 Dannelsen af Solsystemet Massen i centrum vokser sig stor, tæt og varm Fusionsreaktioner begynder; Solen er født Støv i ringene kondenserer til partikler Partiklerne samler sig til større masser - planetesimaler

33 Dannelsen af Solsystemet Planetesimalerne samler sig i større masser Der dannes en irregulær proto-jord Dets indre varmes op og bliver blødt Tyngdefeltet former Jorden til en kugle Jordens indre adskilles til en jern-nikkel kerne og en kappe af sten (silikater)

34 Dannelsen af Solsystemet Tidligt kolliderer en protoplanet med Jorden Fragmenter fra kollisionen danner en ring omkring Jorden Fragmenterne samler sig og danner Månen

35 Dannelsen af Solsystemet Atmosfæren dannes fra vulkanske gasser Jorden afkøles og vanddamp fortættes og danner oceanerne

36 Dannelsen af Solsystemet Sammenfatning

37 Dannelsen af Solsystemet Nebula teorien støttes af planeternes placering og bevægelse i forhold til Solen Nær samme baneplan og indenfor 3 af Solens ækvator De fleste roterer i samme retning

38 Nogle spørgsmål

39 Hvis universet ikke var ekspanderende, hvilken lysforskydning ville vi så observere?

40 Hvad er de væsentlige forskelle på de Jordlignende (terrestriske) og de Jupiter-lignende (jovianske) planeter?

41 Hvorfra kommer Jordens grundstoffer?