KOSMOS GRUNDBOG B ERIK BOTH HENNING HENRIKSEN

Transkript

1 KOSMOS GRUNDBOG B ERIK BOTH HENNING HENRIKSEN

2 Indhold Sol, Måne og stjerner 6 Himlen er over os Solsystemet 1 Jorden og Månen 16 Formørkelser og tidevand 0 Cafe Kosmos: Truslen fra rummet 4 Magnetisme Magneter 30 Magneter og elektrisk strøm 35 Anvendelse af magnetisme 40 Målemetoder i fysik 43 Cafe Kosmos: Hjertestarteren 46 Energi 50 Energiens mange former 5 Energibevarelse og varme 55 Energi i samfundet 5 Energiforbrug 61 Cafe Kosmos: Krop og energi 64 Lyd og lys 6 Lyd 70 Lys 74 Anvendelser af lys 79 Anvendelser af lyd 3 Cafe Kosmos: Alle regnbuens farver 6

3 Luft 90 Nitrogen og oxygen 9 Carbondioxid, CO 96 Hydrogen 99 Ædelgasserne og kemisk binding 10 Cafe Kosmos: Kan kæmpeinsekterne komme igen? 106 Metaller og ioner 110 Metaller og legeringer 11 Metalteknologi 116 Ioner 10 Metallerne udvinding og genbrug 14 Cafe Kosmos: Guld til nytte og til pynt 1 Syrer og baser 13 Syrer og baser 134 Syrer, ph og neutralisation 13 Katalysatorer og enzymer 14 Farlige stoffer 145 Cafe Kosmos: Syre i maven 14 Global miljøkemi 15 Fossile brændstoffer og biogas 154 Carbon-kredsløbet 15 Luftforurening og ozon 16 Drivhuseffekt og klimaændringer 166 Cafe Kosmos: Graffiti på himlen 170 e 5 P 33 As 16 S g/l sphor Sv 5 = 44, C = 119 C T k = 0 C T k = 445 C T = 3 k d =,34 g/cm 3 d =,07 g/cm 3 d =,95 g/l Arsen Selen Brom K T : sublimerer = 1 C = 7, C = 157 C 14 C T k = 65 C T k = 5, C T k = 153 C m 3 d = 4,79 g/cm 3 d = 3,1 g/cm 3 d = 3,4 g/l Tellur Iod Xenon = 114 C = C T k = /cm 3 d = 34 Se 35 Br Te 53 I 36 Kr 54 Xe Stikord 174 Litteratur 176 Fotoliste 177 Det periodiske system 17

4 Forord Fra kaos til KOSMOS Naturvidenskabelig forskning drejer sig om at forstå verden. Ved at undersøge naturen får forskerne viden fx om opbygning af Solsystemet, om jordmagnetismen, om stoffets mindste bestanddele og om kemiske processer. Denne viden gør det muligt at forudsige, hvad der vil ske i bestemte situationer, der spænder så vidt som forudsigelser af tidspunktet for kommende solformørkelser og produkterne ved nye kemiske processer. Ved at lave eksperimenter spørger forskerne naturen. Og naturen giver et svar, der kan anvendes bl.a. til gavn for samfundet. I den anden bog i fysik- og kemisystemet KOSMOS er der både traditionelle og mere moderne emner. I fysik lærer man bl.a. om lyd og lys, om elektriske og magnetiske kræfter og om energi. I kemi lærer man om de kemiske stoffer i luften, om metallerne og om syrer og baser. Globale miljøproblemer behandles med dagsaktuelle emner som klimaændringer, forureningsbekæmpelse, genbrug og en bæredygtig energiforsyning. Astronomien behandler Universets og Solsystemets opbygning. I astronomi sættes vores tilværelse i perspektiv ved at betragte hændelser med en tidshorisont, der er langt, langt større end et menneskeliv. Samlet dækker kapitlerne de krav, der stilles til undervisningen i fysik/kemi. Cafe Kosmos artiklen i kapitel, Hjertestarteren er skrevet af overlæge, dr.med. Steffen Helqvist, Rigshospitalet. Fysik- og kemisystemet KOSMOS har en hjemmeside, med et væld af digitale ressourcer. Hjemmesiden indeholder bl.a. videoer af grundbogens eksperimenter, animationer, illustrationer og opgaver, der støtter undervisningen i fysik/kemi. 4

5 Sådan bruges bogen Appetitvækker Hvert kapitel indledes med en appetitvækker, hvor I kan læse en kort tekst om emnet. I appetitvækkeren findes også en række spørgsmål, der besvares i kapitlet. Grundbogens tekst I kan læse hvert kapitel som en sammenhængende tekst. På den måde kommer I gennem emnet på en overskuelig måde. I kan også vælge at bruge bogen som opslagsbog, efterhånden som I laver øvelser og eksperimenter. Nyttige oplysninger og sidehistorier Mange steder i bogen er der oversigter med forklaringer over de faglige ord, der bruges. Der er også små historier om fx opfindelser, videnskabsmænd eller moderne forskning. Eksperimenter og andre aktiviteter I kopimappen findes mange forskellige øvelser til hvert kapitel. I grundbogen findes også vejledninger til eksperimenter, som klassen kan lave sammen. Efter mange afsnit er der en lille rød trekant med en henvisning til øvelser, der passer til netop dette sted i teksten. Ikonet fortæller, at der er video af eksperimentet på hvis skolen har købt abonnement. Videoen giver mulighed for eleverne til at se eksperimentet igen. Cafe Kosmos Cafe Kosmos er artikler om forskellige emner inden for fysik, kemi og astronomi. Her kan I finde ny viden især om praktiske anvendelser af naturvidenskaben. I denne bog fortæller Cafe Kosmos om så forskellige emner som hjertestartere, guld og forurening fra jetfly. Det ved du nu Til sidst i hvert kapitel findes en oversigt over, hvad I nu ved efter at have læst kapitlet. Prøv dig selv Når I skal finde ud af, hvor meget I har lært, kan I bruge siden Prøv dig selv. Ved at svare på spørgsmålene og arbejde med udfordringerne bliver det tydeligt, hvor meget I har lært. God fornøjelse med KOSMOS. Erik Both Henning Henriksen 5

6 Sol, Måne

7 og stjerner HIMLEN OVER OS SOLSYSTEMET JORDEN OG MÅNEN FORMØRKELSER OG TIDEVAND CAFE KOSMOS: TRUSLEN FRA RUMMET I gamle dage kunne man ikke forstå, hvorfor Solen en sjælden gang formørkedes, så det blev mørkt et par minutter midt på dagen. Man kunne heller ikke forstå, hvorfor Månen skiftede form, og hvorfor alle stjerner bevægede sig i cirkelbaner omkring Nordstjernen. Nu kan alt dette forklares. Kapitlet beskriver vores plads i Solsystemet og i Universet. Kapitlet fortæller om Solen, om Månens faser og om stjernernes bevægelse. Tidevand, sol- og måneformørkelser forklares. Men kapitlet stiller også spørgsmål. Er der langt borte planeter som vores egen jordklode? Kan Jorden blive ramt af et stort himmellegeme? Hvad er et stjerneskud? Hvordan kan man finde ud af, at Jorden er rund? Hvad er et stjernebillede? Hvad er en meteor? Hvorfor er der tidevand? 7

8 SOL, MÅNE OG STJERNER Himlen over os Kigger man om natten op mod himlen, kan man uden kikkert se mere end tusind lysende prikker. Er Månen ikke fremme, og har man været længe ude, så øjnene er vænnet til mørket, kan man se endnu flere. Om vinteren over to tusind stjerner. Men med gode kikkerter bliver det tal langt, langt større. I hele Universet er der så mange stjerner, at deres antal skal skrives som et tal med omkring 0 cifre! På billedet af nattehimlen har kameraet været åbent i fire timer. Stjernerne bevæger sig rundt i cirkelbuer, der alle har samme centrum Dette centrum ligger meget tæt ved Nordstjernen. Hvis stjernerne var synlige om dagen, ville man se, at hele turen rundt i cirklen tager et døgn. Stjernernes bevægelse Om natten kan man se, at stjernerne bevæger sig i cirkler på himlen. Om dagen bevæger Solen sig på samme måde. Solen er nemlig også en stjerne. Den er bare tættere på os. Der findes milliarder af stjerner, der er helt som vores sol. I meget gamle dage mente man, at Solen og stjernerne bevægede sig rundt om Jorden. Man troede, at det var højere magter, der styrede deres bevægelse. I dag ved vi, at bevægelsen hen over himlen skyldes, at Jorden drejer omkring sig selv. Solen og stjernerne flytter sig ikke. Det ser bare ud, som om de flytter sig. Her fra Jorden ser det ud, som om stjernerne bevæger sig i en cirkelbevægelse med centrum ved Nordstjernen. Det skyldes, at Jorden drejer om en akse, der går gennem Nord- og Sydpolen. Og Nordstjernen ligger på denne akse. En tur hele vejen rundt i cirklen varer et døgn, fordi en hel omdrejning af Jorden varer et døgn. Nordstjernen flytter sig ikke, men alle andre stjerner bevæger sig. Står man på Nordpolen, vil Nordstjernen stå lige over hovedet. Man siger, at Nordstjernen her står i zenit. Det punkt på himmelkuglen, der er lodret over et bestemt sted, kaldes nemlig zenit. Jorden roterer En tur rundt om Jorden ved Ækvator er på km. På et døgn har en person på Ækvator altså flyttet sig km. Farten er derfor næsten 1700 km/t. Det er dobbelt så hurtigt, som et jetfly bevæger sig. Her i Danmark er farten lavere, omkring 950 km/t. Drejer du på en globus, vil du opdage, hvorfor vi her i Danmark ikke bevæger os så hurtigt som folk ved Ækvator.

9 SOL, MÅNE OG STJERNER Æ K V AT O R Altair SVANEN Vega ANDROMEDA M31 Deneb CASSIOPEIA Capella Nordstjernen LILLE BJØRN Castor Pollux STORE BJØRN (KARLSVOGNEN) E K L I P T I K A Rigel Aldebaran Bellatrix ORION Betelgeuze TVILLINGERNE Procyon Stjernene på den nordlige halvkulge Stjernekortet viser himlen, med Nordstjernen i centrum. Karlsvognen, Orion og Cassiopeia er de mest kendt stjernebilleder. De er også de nemmeste at finde. Det tågede bånd er Mælkevejen. Det er en såkaldt galakse. Dette navn stammer fra det græske ord for mælk. Mælkevejen kan nemlig med god fantasi ligne spildt mælk. Arcturus LØVEN Regulus Det er underligt at forestille sig, at Jorden roterer, uden at vi mærker den høje fart. Kører man i en bil med konstant fart, mærker man heller ikke, hvor hurtigt der køres. Man kan kun mærke ændringer i farten. I gamle dage kunne man ikke forestille sig, at man kunne bevæge sig så hurtigt uden at mærke det. Derfor troede man, at det var Solen og stjernerne, der flyttede sig. Stjernebilleder Kigger man op på himlen, ser stjernerne ud til at sidde i et fast mønster. Afstandene mellem stjernerne ændrer sig ikke. Derfor kaldes stjernerne også fiksstjerner. Det betyder faste stjerner, der ikke ændrer deres plads i forhold til de andre stjerner. Grupper af kraftigt lysende stjerner, der ligger tæt ved hinanden, har fået navne efter især dyr. Men fantasien skal være Astrologi I gamle dage troede man, at Solens og planeternes bevægelse havde betydning for hændelser her på Jorden. Det blev kaldt astrologi. Der findes stadig overtroiske mennesker, der mener, at det stjernebillede, der var lige bag Solen, det øjeblik de blev født, har betydning for, hvad der sker dem senere i livet. Astrologernes 1 stjernetegn er navnene på de stjernebilleder, der for 000 år siden var bag Solen i årets 1 måneder. 9

10 SOL, MÅNE OG STJERNER Et lysår Astronomerne benytter en særlig enhed for længde, nemlig et lysår. Det er den strækning, lyset bevæger sig på et år. 1 lysår er km eller 9, km. Afstanden til Månen er lille i denne enhed. Kun 4 10 lysår eller 0, lysår. Det kan også skrives som 1,3 lyssekund. En laserstråle fra Jorden er altså 1,3 sekund om at nå op til Månen. Afstanden til den nærmeste stjerne er 4,3 lysår. Med moderne teleskoper kan man se ud til stjernetåger, der ligger 13 milliarder lysår væk. Det er ca m. Universet er meget stort. Mælkevejen Om vinteren kan man på klare nætter se et tåget bånd strække sig hen over himlen. Det er Mælkevejen, en samling af flere milliarder stjerner. Vores sol er blot en af Mælkevejens mange stjerner. Fordi alle stjerner i Mælkevejen ligger i et fladt område, ses Mælkevejen som et bånd på himlen. Det er helt på samme måde som det flade solsystem. Billedet viser en fjern galakse. Sådan ville Mælkevejen se ud, hvis man så på den fra en anden galakse langt borte i Universet. god, hvis man på himlen skal finde en lille bjørn, en svane eller en løve, som er nogle af de dyr, der har givet navn til stjernebilleder. I Danmark kan man se godt 60 stjernebilleder. Mest kendt er Karlsvognen, der er en del af Store Bjørn. Andre kendte stjernebilleder er Cassiopeia og Orion. Der er meget langt ud til stjernerne. Fra de nærmeste stjerner har lyset været mere end fire år undervejs til os. Fra de fjerneste synlige stjerner har turen varet omkring tusind år. Det er altså lys fra gamle dage, der stråler ned til os på en vinternat. Vi ser ikke disse stjerner, som de ser ud i dag, men som de var for tusind år siden. Lyset fra stjernerne bevæger sig hurtigt. I Kosmos Grundbog A blev fortalt, at lyset bevæger sig med farten km/s. Kunne man sende en lysstråle rundt om Jorden, ville strålen kunne nå mere end syv gange rundt på bare et sekund. Kopiark 1.1 og 1. Planeternes bevægelse Fiksstjernerne sidder på faste pladser på himlen. Fotograferer man himlen med et par dages mellemrum, vil man opdage, at nogle lysende prikker ikke sidder på faste pladser. Det er planeterne. Ordet planet betyder vandrestjerne. Planeterne lyser, fordi Solen skinner på dem. Planeterne flytter sig med forskellig fart på himlen. De fjerneste planeter bevæger sig kun langsomt i forhold til stjernerne. Alle syv planeter ser ud til at bevæge sig næsten i samme bane på himlen. Det skyldes, at Solsystemet er næsten helt fladt. Solen sidder i midten af Solsystemet, og alle planeter bevæger sig rundt om Solen i baner, der er ellipser. En ellipse er en fladtrykt cirkel. Alle planeter ligger i et fladt område, dvs. i samme plan. Den kaldes ekliptika. Jordens bevægelse Jorden er også en planet. Den bevæger sig derfor i samme plan som de andre planeter. Set fra Jorden bevæger Solen sig også rundt i ekliptika. Den tur varer nøjagtig et år. Man kan naturligvis ikke se stjernerne, mens Solen er på himlen. Solens lys er for kraftigt. Men kender man både stjernekortet og Solens bevægelse om dagen, kan man ud fra nattehimlen beregne Solens position i ekliptika. Så kan astrono- 10

11 SOL, MÅNE OG STJERNER EKSPERIMENT Tegn en planetbane Planeterne bevæger sig ikke i cirkelbaner, men følger ellipser, der er fladtrykte cirkelbaner. Tegn planetbaner på gulvet i klassen eller i skolegården. Benyt en snor, hvis ender er bundet sammen. Snoren lægges stramt rundt om to faste punkter. Det kan være to pinde, der holdes fast. Når et stykke kridt anbringes ved snoren, så de to dele af snoren er stramme, kan man tegne en ellipse. Hvis snorens samlede længde er 6,0 m, og afstandene mellem pindene er 10,0 cm, får ellipsen form som Jordens bane. Solen befinder sig ved den ene af pindene. Jorden har her størrelse som en lille appelsin. Skal man vise Mars bane, skal snoren være 9,0 m og afstanden mellem pindene 4 cm. Mars bane er mere fladtrykt end Jordens. Man skal have et godt øjemål for at se, at banerne for Jorden og Mars ikke er cirkler. Måler man banens diameter forskellige steder, vil man opdage, at der ikke er tale om en cirkel. Hvis snorlængden er 6,0 m og afstanden mellem pindene er,7 m, får man en ellipse i stil med den bane en komet (se side 14) vil følge. merne helt præcist bestemme det stjernebillede, der ligger lige bag Solen. Vores sol ligger i udkanten af Mælkevejen, og de stjerner, der kan ses på himlen, er andre sole, der ligger tæt ved os i Mælkevejen. De ligger i det flade område, men lidt over eller under Solen. Når man kigger på langs ind i Mælkevejen, ses mange stjerner. De danner det tågede bånd på himlen. En galakse er en samling af mange stjerner. Mælkevejen er det danske ord for vores galakse. Der findes milliarder af galakser. De nærmeste af dem kan ses med en almindelig kikkert, men de fjerneste kan kun ses med et stort teleskop. Fra nogle galakser har lyset været 13 milliarder år om at nå frem til os. Det er længe siden, for Solen og Jorden blev først dannet for 4,5 milliarder år siden. Kopiark 1.3 Nyttige oplysninger Solen er en stjerne blandt milliarder af andre i Mælkevejen. På nattehimlen er der fiksstjerner. De sidder i et fast mønster, de såkaldte stjernebilleder. Mælkevejen, der ses som et tåget bånd på himlen, består af milliarder af stjerner. Solen ligger i udkanten af Mælkevejen. Planeter er himmellegemer, der bevæger sig rundt om Solen i ellipseformede baner. Planeterne flytter sig på nattehimlen tæt på en linje, der kaldes ekliptika. 11

12 SOL, MÅNE OG STJERNER Solsystemet Solsystemet består af Solen, otte planeter, et par dværgplaneter samt af mange kometer og asteroider. Solen sidder midt i Solsystemet. Det er tiltrækningskraften fra Solens store masse, der holder planeterne og de andre himmellegemer i deres baner. Og det er strålingen fra Solen, der er årsag til, at der findes liv på vores planet, Jorden. I en brintbombe sker der samme proces som i Solens indre. Hydrogen omdannes til helium. I kemiske processer forsvinder grundstofferne ikke. Men er temperaturen meget høj, kan der foregå processer, hvor to atomkerner smelter sammen, og danner et nyt grundstof. Samtidig udvikles der megen energi i form af varme. Solen Solen blev dannet for 4,5 milliarder år siden. Og den vil lyse i endnu ca. 5 milliarder år. Solen består næsten udelukkende af de to luftarter hydrogen og helium. Solen lyser, fordi hydrogen omdannes til helium. Den proces frigiver megen energi. Når alt hydrogen i Solens indre er brugt op, vil den først svulme voldsomt op. Derefter vil den trække sig sammen og blive til en såkaldt hvid dværg. Den bliver kold og vil ikke længere lyse. Det har astronomer fundet ud af ved at se på mange andre sole, dvs. stjerner. Alle stjerner med en størrelse som vores sol udvikler sig nemlig på samme måde. I Solens centrum er der meget varmt, omkring 16 millioner C. På overfladen er temperaturen 5500 C. Her er der ofte små områder, hvor temperaturen er lidt lavere end på resten af overfladen. Disse områder kaldes solpletter, fordi de ser mørkere ud end resten af Solen. Følger man solpletternes bevægelse gennem nogle dage, kan man se, at pletterne flytter sig. Det er Solen, der roterer. Solen har en rytme på ca. 11 år. Det betyder, at antallet af solpletter stiger og falder. Omkring 011 vil der være mange solpletter. Omkring 016 vil der være få. Kopiark 1.4 De otte planeter Der kredser otte planeter om Solen. Planeterne er Merkur, Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Indtil 006 var der ni planeter med Pluto som den yderste planet. Nu bliver Pluto kaldt en dværgplanet. De planeter, der ligger tæt ved Solen, er kun kort tid om en rundtur. Merkur bruger kun dage for at komme rundt om Solen, mens den fjerneste planet, Neptun, bruger 164 år. 1

13 SOL, MÅNE OG STJERNER EKSPERIMENT Solpletter I et mørklagt lokale er det muligt at se solpletterne. En prismekikkert eller bedre en astronomisk kikkert sigter mod Solen. Kig ikke mod Solen gennem kikkerten, men brug kikkertens skygge til at se, om retningen er rigtig. Et par meter bag kikkerten kan man på en skærm eller en væg se et stort billede af Solen. Tegn solpletterne og omridset af Solen. Gentag målingen et par dage senere. Forsøg på den måde, at bestemme Solens omløbstid. Den amerikanske rumfartsorganisation, NASA, har en satellit, SOHO, der observerer Solen. Sammenlign klassens billede af Solen med SOHO s optagelser, der kan findes på nettet. Solen har ikke den samme omløbstid overalt. Ved Solens ækvator vil en solplet have en omløbstid på ca. 5 døgn, mens omløbstiden i nærheden af Solens poler vil være omkring 35 døgn. Solen er altså ikke et fast legeme ligesom Jorden og Månen. Dværgplaneterne (der er i 00 kun fire) er runde himmellegemer, der ikke er store nok til at blive kaldt rigtige planeter. Pluto har tidligere været en planet, men er nu en dværgplanet. Den ligger længere væk fra Solen end Neptun. Kopiark 1.5, 1.6, 1.7, 1. og 1.9 Asteroider Asteroider er små himmellegemer, der findes i området mellem Mars og Jupiter. De består af sten, men er ikke kugleformede. Der findes antagelig mere end 1 million asteroider, der er større end 1 km i udstrækning. Den største er omkring 500 km. Den er altså lidt større end Danmark. Astronomerne holder omhyggeligt øje med mange asteroider. Hvis en asteroide støder ind i eller bliver påvirket af tyngdekræfter fra andre himmellegemer, vil den få en ny bane. Skulle den komme så langt ud af kurs, så den får retning mod Jorden, har vi et problem. PAS PÅ SOLEN Det er meget farligt, at se direkte på Solen. Kigger man bare et sekund direkte på Solen, kan det betyde delvis blindhed resten af livet. Øjets linse virker som et brændglas, der opvarmer øjets bagvæg meget kraftigt. 13

14 SOL, MÅNE OG STJERNER Kometen Hale-Bobb var et flot syn på himlen i Dens bane er meget aflang. Først om ca. 400 år vender den tilbage. Musik i rummet Voyager-rumskibene bringer lydoptagelser fra Jorden med ud i rummet. Så hvis rumskibene om 100 millioner år skulle blive fundet eller fanget af nogle rumvæsner, vil de bl.a. kunne høre hilsner fra Jorden på 60 forskellige sprog, musik fra en symfoni af Beethoven, fuglekvidder og hvalers sang. Rumvæsnerne vil da kunne få et indtryk af livet på Jorden mange millioner år tidligere. Stjerneskud Stjerneskud opstår, når små sten fra himmelrummet kommer ind i Jordens atmosfære. Her bliver de bremset op. De bliver glødende og fordamper. Hvis en større sten, en meteor, rammer Jordens atmosfære, brænder den måske ikke helt op. Den kaldes nu en meteorit. Der falder omkring et par hundrede meteoritter ned på Jorden hvert år. Men man skal være meget heldig for at finde en meteorit. De fleste falder i havet, der udgør 71 % af Jordens overflade. Der ligger mange meteoritter i jorden rundt i Danmark. Men de er svære at få øje på, fordi man nemt kan tro, at de bare er almindelige sten. Der faldt to små meteoritter ned i Århus i Tilsammen var deres masse omkring 700 gram. For nogle milliarder år siden, da Solsystemet var ungt, var der langt flere himmellegemer. Jorden og Månen blev tit ramt. Da der senere kom liv på Jorden, fik sådanne træffere voldsomme konsekvenser. Flere gange er mange dyre- og plantearter pludselig forsvundet, antagelig efter at en komet eller asteroide har ramt Jorden. Kopiark 1.10 Kometer Kometer er himmellegemer, der bevæger sig i meget aflange baner. En komet kommer med regelmæssige mellemrum en tur ind omkring Solen. Her bevæger den sig hurtigt rundt om Solen. Derefter tager den en tur langt ud i Solsystemet, hvor den vender om. Den mest kendte komet er Halleys komet, der blev set første gang for 00 år siden. Den kommer med 76 års mellemrum ind forbi Solen. Den kunne i 196 ses på nattehimlen med en lang hale af fordampet stof. Udforskning af planeterne I 1957 startede rumalderen med opsendelsen af en lille satellit, Sputnik. Senere, i 1977, blev to Voyager-rumskibe sendt op. De nåede Jupiter i 1979 og godt et år senere fløj rumskibene forbi Saturn. Voyager-rumskibene har nu forladt Solsystemet. Først om mere end 100 millioner år, kommer de i nærheden af en stjerne og måske et andet solsystem? 14

15 SOL, MÅNE OG STJERNER En tur til Mars og Saturn Der er senere sendt adskillige rumskibe ud i Solsystemet for at udforske planeterne. To små fjernstyrede biler har i flere år kørt rundt på Mars. Omkring Saturn kredser en rumsonde, Cassini, der foretager målinger af bl.a. Saturns ringe og mange måner. Merkur Solen Venus Saturn Exoplaneter I 1995 fandt astronomer den første planet uden for vores solsystem. Planeten kredser omkring en anden stjerne, dvs. omkring sin egen sol. Indtil 00 er der fundet omkring 300 planeter i andre solsystemer. De kaldes exoplaneter. Antallet af kendte exoplaneter vil stige kraftigt de kommende år. Der er indtil 00 fundet fire planeter, hvor størrelsen og temperaturen er omtrent som på Jorden. Når astronomerne de kommende år får flere kikkerter i rummet og endnu bedre teknik, vil der bestemt komme spændende nyheder om planeter i fjerne solsystemer. Kan der mon være liv andre steder end på Jorden? Månen Jorden Uranus Mars Jupiter Jupiter Verdens centrum? I gamle dage troede man, at Jorden var centrum for hele Universet. Solen, Månen og stjernerne bevægede sig jo rundt om Jorden. I dag ved vi, at det er Jorden, der bevæger sig om Solen. Og Solen er heller ikke centrum i Universet. Solen er bare en stjerne i udkanten af Mælkevejen. Fortidens mennesker kunne ikke forestille sig andet, end at Jorden var centrum, og at alt på himlen drejede sig rundt om Jorden. Det kaldes det geocentriske verdensbillede (geo kommer fra det græske ord for Jorden). For over 00 år siden havde græske naturfilosoffer sagt, at Solen var centrum for Jordens årlige bevægelse, og at Jorden drejede om sig selv. Men dette heliocentriske verdensbillede (helios er det græske ord for Solen) blev hurtigt glemt. Alle kunne jo med egne øjne se, at det ikke var rigtigt. Astronomen Nikolaus Kopernikus var den første, som i 1543 igen påstod, at Solen sad i centrum, og at Jorden kredsede om Solen. Først i 13 var kikkerterne blevet så gode, at alle kunne se, at Solen var i centrum. Venus Merkur Solen Jorden Månen Saturn Mars Neptun Det geocentriske verdensbillede, som alle troede på i meget gamle dage, har Jorden i centrum. Udenom kredser Solen, planeterne og stjernerne. I dag ved vi, at det heliocentriske verdensbillede er det rigtige. Her kredser Jorden sammen med de andre planeter omkring Solen. 15

16 SOL, MÅNE OG STJERNER 3,5 N N S S F Solen V N S E N S S Det er vinter i Danmark, når Jorden på sin tur rundt om Solen er til højre ved V. Et halvt år senere, når Jorden er ved S, har vi sommer. Jordens tur rundt om Solen varer 365,4 døgn. Hvert fjerde år, i skudåret, tilføjes en ekstra dag i kalenderen. På den måde undgås, at der om rigtig mange år vil blive sommer fx i december. Data for Solen, Månen og Jorden Solens masse Solens radius Jordens masse Jordens radius Månens masse Månens radius Jordens omløbstid om Solen Månens omløbstid om Jorden Jordens afstand fra fra Solen Månens afstand fra Jorden 1, kg 6,96 10 m 5, kg 6, m 7,35 10 kg 1, m 365,4 døgn 7,3 døgn 1, m 3,4 10 m Jorden og Månen Jorden bevæger sig i en næsten cirkelformet bane omkring Solen. Turen rundt om Solen varer et år. Jorden drejer også om sig selv. På et døgn drejer Jorden sig en omgang om sin akse gennem Nordpolen og Sydpolen. Men Jordens akse ligger lidt skævt i forhold til den bane, Jorden følger rundt om Solen. Det betyder, at vi får årstider. Det betyder også, at der højt mod nord, fx i Nordnorge, er områder, hvor der kan være midnatssol. Her går Solen slet ikke ned om sommeren, men er på himlen døgnet rundt. Jorden på tur om Solen Jordens afstand til Solen er næsten ens hele året rundt. Det er derfor ikke afstanden til Solen, der er årsag til, at vi har årstider. På figuren ses, at Jordens omdrejningsakse ikke er vinkelret på den plan, som Jorden bevæger sig i på turen rundt om Solen. Omdrejningsaksen hælder 3,5. Til venstre på tegningen ved S falder lyset fra Solen vinkelret ned på Jorden nord for Ækvator. Så har vi sommer i Danmark. Yderst til højre ved V falder sollyset vinkelret ned på Jorden syd for Ækvator. Så er der vinter i Danmark. Om vinteren kommer Solen i Danmark ikke så højt på himlen. Derfor er det koldt. Solen giver os mest varme, når den er højest på himlen, og det er den om sommeren. Men det er ikke den eneste grund til årstidernes skiften. Dagens længde betyder også meget. 16

17 SOL, MÅNE OG STJERNER EKSPERIMENT Årstiderne Det er varmere om sommeren end om vinteren, fordi dagene er længere, og fordi Solens lys falder mere lodret ned på os. I et mørklagt lokale kan årstidernes skift vises med en globus og en kraftig lampe. Når lyset fra lampen rammer vandret ind mod globussen på tegningen, vil der være sommer i Danmark. Flyt globussen over på den modsatte side af lampen. Nu er det vinter i Danmark. Drej nu Jorden på globussen en omgang. Læg mærke til, om Danmark ligger i lys eller i skygge. Ved at se på, i hvor stor en del af en omdrejning Danmark ligger i skyggen, kan man finde nattens længde. Prøv også at bestemme nattens længde på det sted af banen, hvor der er vinter i Danmark. Nord for en bestemt breddegrad vil der slet ikke være solskin om vinteren. Denne breddegrad kaldes polarcirklen. Undersøg, om der er steder i Sverige, hvor det er mørkt døgnet rundt. På tegningen ses også, at der ved V, dvs. når det er vinter i Danmark, slet ikke kommer solskin på den øverste del af den nordlige halvkugle. Her er det derfor nat døgnet rundt. Yderst til venstre ved S, dvs. når det er sommer i Danmark, er der solskin hele døgnet højt oppe på den nordlige halvkugle. Der er midnatssol. På selve Nordpolen er Solen oppe hele døgnet i et halvt år. Også i Danmark er der forskel på dagens længde. Om sommeren er Solen på himlen i længere tid end om vinteren. Det medvirker til, at temperaturen bliver højere om sommeren. Når Jorden er ved E og F, er dag og nat lige lange. De to dage om året, hvor det sker, kaldes jævndøgn. Der er jævndøgn omkring 1. marts og omkring 3. september. Lige inden sankthansaften, 1. eller. juni, er natten kortest. Det kaldes solhverv eller sommersolhverv. Et halvt år senere, omkring 1. eller. december, er dagen kortest. Så er der også solhverv, men denne gang vintersolhverv. Kopiark

18 SOL, MÅNE OG STJERNER Nymåne Halvmåne Fuldmåne Halvmåne Fuldmåne og nymåne Månen bevæger sig rundt om Jorden, og undervejs skifter den udseende. Ved fuldmåne ses den som en cirkelskive. Omkring nymåne er den ganske tynd. Ser man godt efter, kan man dog se, at hele Månen stadig er der; blot er der ikke sollys på den manglende del. Der går 9,5 dage mellem to fuldmåner. Månens bjerge og have På Månen er der bjerge og kratere. De ringformede bjerge består af det materiale, der er kastet op, når meteoritter har ramt Månen. Der er også store, flade områder, der kaldes have. De er dannet af smeltet lava, der kan være opstået, når meget store meteoritter har ramt Månen. Der er herved sket en opvarmning, så månematerialet er smeltet og har oversvømmet de nærliggende områder. Månens overflade er nærmest ørkenagtig. Den består især af sten. De fleste er meget små, helt som sand på Jorden. Disse sten i alle størrelser er resultatet af flere milliarder års meteoritnedslag. Da der ikke har været flydende vand eller en atmosfære på Månen, er de knuste materialer blevet liggende, hvor de er faldet ned. Nymåne I toppen af dette billede af Månen ses mange kratere. De flade områder kaldes have. De består af størknet lava, som har oversvømmet det tidligere område med bjerge. I havene ses enkelte kratere, der er opstået, efter at lavaen er størknet. 1

19 SOL, MÅNE OG STJERNER Månevandring, Apollo 16, 197. xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Månens oprindelse? Der er flere forskellige teorier om Månens oprindelse. Den mest sandsynlige er, at Månen er et stykke af Jorden, der er slået af efter et sammenstød med en meget stor asteroide eller en lille planet på størrelse med Mars. Dette sammenstød er antagelig sket kort tid efter Jordens dannelse. I starten bevægede Månen sig tæt ved Jorden, men den har i tidens løb flyttet sig længere bort. Denne teori støttes af, at stofferne på Månen ligner stofferne på Jorden. Man kan også se, at der har været meget varmt, da Månen blev dannet. Man regner med, at Månen kort efter sin dannelse var dækket af et flere hundrede kilometer tykt hav af smeltede stoffer. En lang række stoffer, der nemt kan fordampe, findes nemlig ikke på Månen. Nyttige oplysninger Jorden bevæger sig i en ellipseformet bane om Solen. En tur rundt varer et år. Månen bevæger sig i en ellipseformet bane om Jorden. Der går 9,5 døgn mellem to fuldmåner. Ved jævndøgn er dag og nat lige lange. Ved vintersolhverv har man den korteste dag i året. Ved sommersolhverv har man den korteste nat i året. 19

20 SOL, MÅNE OG STJERNER Jorden Månen Tegningen viser det rigtige størrelsesforhold mellem Jorden og Månen. Skulle Solen være med på tegningen, ville den være en kugle med en diameter på 5 cm. Og den skulle ligge 6 m borte! Jorden Månen Solen Kerneskygge En måneformørkelse kan ses på natsiden af Jorden, når fuldmånen er i skyggen bag Jorden. Formørkelser og tidevand Månen skifter hele tiden udseende fra nymåne til fuldmåne. Men undertiden kan fuldmånen blive helt mørk et kort stykke tid. Den formørkes. Også Solen kan blive formørket. Måneformørkelse På den side af Jorden, hvor der er nat, strækker Jordens skygge sig langt ud i rummet. Når hele Månen bevæger sig ind i skyggen kommer der en total måneformørkelse. Andre gange er det kun noget af Månen, der bevæger sig ind i skyggen. Så kommer der en partiel måneformørkelse. Partiel betyder delvis. Måneformørkelser er sjældne, for ved de fleste fuldmåner bevæger Månen sig slet ikke ind i skyggen. Månen passerer over eller under skyggen. Der kan i gennemsnit ses en total måneformørkelse hvert andet år i Danmark. Men der er flere måneformørkelser. Halvdelen af formørkelserne foregår, mens det er dag i Danmark, så de kan kun ses på den anden side af Jorden, hvor der er nat. Solformørkelse Solen kan også blive formørket. Det sker, når Månen bevæger sig ind foran Solen og dækker for Solens lys. Ved en solformørkelse vil man i et lille område på Jorden ikke kunne se lyset fra Solen. Her er der en total solformørkelse. Solformørkelser vil ikke blive oplevet af så mange mennesker som måneformørkelser. I Danmark var der sidst en total solformørkelse i 151. Og den næste kommer først i 14. Solen og Månen ser ud, som om de har samme størrelse. De fylder lige meget på himlen. Solen er dog langt den største, men fordi den ligger længere væk, ser den mindre ud. Med de afstande, der er i Solsystemet, kan Månen lige netop dække for solskiven. Derfor opstår der kun skygge på Jorden i et cirkelformet område med en diameter op til ca. 00 km. Er man 0

21 SOL, MÅNE OG STJERNER Jorden Månen Solen inden for dette område, ser man en total solformørkelse. Solen forsvinder helt bag Månen. Er man lidt uden for området, vil Månen kun dække en del af solskiven. Her ser man en partiel solformørkelse. Det kan opleves i Danmark næsten hvert andet år. Skyggeområdet flytter sig hurtigt hen over Jorden. Så en total solformørkelse kan normalt ses i et område, der kan være måske km langt og ca. 100 km bredt. Det er kun en lille del af Jordens overflade. Det er derfor, at kun få mennesker kommer til at opleve en total solformørkelse. Ved en total solformørkelse bliver Solen langsomt dækket af Månen. Der går omkring en time fra Månen begynder at skygge for Solen, til den totale formørkelse starter. Mens solskiven bliver mindre, begynder fuglene at søge nattely, og det bliver koldt. Under den totale formørkelse, kan man se morgenrøde hele vejen rundt i horisonten. Der er jo stadig solskin langt borte. Enkelte kraftigt lysende stjerner kan også ses. Efter en kort periode, normalt et par minutter, kommer Solens lys langsomt igen. Mens Månen dækker for Solen, kan man se et lysende, uregelmæssigt område rundt om Solen. Dette område, Solens korona, kan normalt ikke ses på grund af det kraftige lys fra Solen. Men under en solformørkelse, når det kraftige lys er fjernet, ses koronaen. Koronaen er meget varme luftarter, der er det yderste af Solens atmosfære. Kopiark 1.1 En solformørkelse kan kun ses i et smalt bånd på Jorden, hvor Månen skygger for Solens lys. Når solskiven er dækket af Månen, kan man se Solens korona. 1

22 SOL, MÅNE OG STJERNER Månen Jorden På den del af Jorden der er tættest ved Månen, og på den del der er længst væk, forhøjes vandstanden. På siden nærmest Månen kan det forklares ved, at Månen her tiltrækker vandet mest. På bagsiden kan det forklares ved, at vandet her tiltrækkes mindst, så det nærmest falder af. Den rigtige forklaring er dog langt mere kompliceret. Og fordi Jorden roterer, vil flodbølgen i virkeligheden ikke ligge som på tegningen, men komme med en forsinkelse. Nyttige oplysninger En solformørkelse finder sted, når Månen skygger for Solens lys. En total solformørkelse kan kun ses i et smalt bælte på Jorden. En måneformørkelse finder sted, når Månen ligger i skyggen bag Jorden. En måneformørkelse kan ses fra den halvdel af Jorden, hvor det er nat. Tidevandet opstår, fordi der er små forskelle i tiltrækningskraften fra Månen (og Solen). Tidevandet er højest, når der er flod, og lavest, når der er ebbe. Ved fuldmåne og ved nymåne er tidevandet særlig kraftigt. Det kaldes springflod. Tidevand To gange hvert døgn er der ved mange kyster højvande, og to gange er der lavvande. Det kaldes flod og ebbe. Det er især Månen, der er årsag til, at vandet stiger og falder. På den side af Jorden, der vender mod Månen, buler havoverfladen lidt op. På den anden side af Jorden er der også en bule. Det skyldes meget små forskelle i tiltrækningskraften fra Månen. Hvis hele Jorden var dækket af hav, ville bulen kun være omkring en halv meter høj. Landområderne medfører, at tidevandsbølgen nogle steder slet ikke når frem. Andre steder forstærkes den. Nogle steder, i tragtformede områder, kan forskellen mellem flod og ebbe blive 15 meter. Ved Bornholm er tidevandsbølgen så lille, at den næsten ikke bemærkes. Solen har lige som Månen en tilsvarende virkning på vandet. Solens virkning er dog ikke så stor, men står Solen, Månen og Jorden på linje, forstærkes effekten. Det sker ved fuldmåne og nymåne. Så bliver forskellen mellem flod og ebbe ekstra høj. Det kaldes springflod. Når der er halvmåne, modvirker kræfterne fra Solen og Månen hinanden. Så er tidevandsbølgen lille. Det kaldes nipflod. For mange milliarder år siden lå Månen meget tættere på Jorden end nu. Derfor havde tidevandsbølgen en højde på flere hundrede meter. Der blev brugt store energimængder de steder, hvor landjorden bremsede tidevandsbølgen. Det bevirkede, at Jorden kom til at rotere langsommere. Da Jorden blev dannet, var døgnet flere timer kortere end i dag.

23 SOL, MÅNE OG STJERNER EKSPERIMENT Tidevandsbølgen I København er det vanskeligt at måle tidevandsbølgen. Ved Vesterhavet er der over en meter forskel på ebbe og flod. Men nogle steder i dybe bugter i udlandet kan forskellen være helt op til 15 meter. Denne forskel kan vises i et bølgekar. Lav først en lille bølge ved at vippe med karret. Læg så en stor tragt ned i den ene ende af karret. Lav igen en bølge, der har samme størrelse som den første. I tragten, der skal forestille en bugt, vil bølgen blive meget højere. Tidejord Der findes også tidejord. Jordoverfladen bølger nemlig op og ned i takt med tidevandet. Det er også Månen, der får jordoverfladen til at bule lidt op. Her i Danmark giver tidejorden en bølge på godt 10 cm. Det er ikke noget, man mærker i det daglige, men med følsomme måleinstrumenter kan tidejorden måles. Der er også tidejord på Månen. Det er Jordens tiltrækningskraft, der er årsagen. For flere millioner år siden var tidejorden på Månen meget stor. Bølgen var flere hundrede meter høj, så Månen blev æltet hele tiden. Det kostede så store energimængder, at Månen til sidst holdt helt op med at rotere. Det er derfor, Månen i dag altid vender samme side mod Jorden. 3

24 CAFE KOSMOS TRUSLEN FRA RUMMET Jorden er mange gange blevet ramt af store himmellegemer. Det har forårsaget død og ødelæggelse. Det var antagelig en stor meteorit, der var medvirkende til, at dinosaurerne uddøde for 65 millioner år siden. Kan det mon ske igen? Kan livet på Jorden ophøre, hvis Jorden rammes? 19 år efter hændelsen i Tunguska kunne man se, at alle træer i et område større end Fyn var væltede. Træerne lå, så de alle pegede væk fra midten af det store område. Der var ikke noget krater. Og der blev ikke fundet rester af himmellegemet. MYSTERIET I TUNGUSKA Tirsdag d. 30. juni 190 skete noget mærkeligt. I Kina så man tidligt om morgenen et stort himmellegeme bevæge sig hurtigt mod vest. Der var på himlen et lysende spor med en mørk hale. Få sekunder efter ramte himmellegemet ned i atmosfæren over det kæmpestore, øde skovområde ved Den stenede Tunguska-flod i Sibirien. Rundt i verden skete der uforklarlige ting. Følsomme barometre i England viste pludselige og hurtige trykændringer. Seismografer, dvs. jordskælvsmålere, viste, at jorden i Sibirien havde rystet. To dage senere blev det ikke mørkt om natten i København. Nætterne var så lyse, at det var muligt at læse avis. Alle undrede sig, men ingen vidste, hvad der var sket. Først 19 år senere, efter første verdenskrig og den russiske revolution, kom en ekspedition til området ved Tunguska-floden. Her kunne øjenvidner berette om en voldsom ildkugle og store skovbrande i 190. Senere undersøgelser tyder på, at en komet, især bestående af is, med en fart på over 10 km/s blev bremset i atmosfæren ca. km oppe. Den voldsomme gnidning fik kometen til at fordampe. Der kom herved en eksplosion, der var mere end 500 gange større end de atombombeeksplosioner i Japan, der afsluttede anden verdenskrig i Den voldsomme trykbølge væltede eller knækkede træerne i området. Trykbølgen bevægede sig hele vejen rundt om Jorden. Der blev kastet en masse støv op i atmosfæren, hvor det højt oppe bevægede sig rundt om Jorden. Støvet var årsagen til de lyse nætter på den anden side af kloden. De små støvpartikler reflekterede sollyset ned til jorden. Der foregår stadig undersøgelser af sporene efter Tunguska-hændelsen. Nedfald fra eksplosionen kan findes omkring 40 meter nede i indlandsisen på Grønland og i tørv i området omkring Tunguska. Med bl.a. undersøgelser af isprøver og tørv får man en bedre viden om det himmellegeme, der heldigvis denne gang faldt ned i et øde skovområde og ikke i nærheden af et tætbefolket bysamfund. 4

25 CAFE KOSMOS man, hvis himmellegemet ikke er for stort, og hvis man opdager det mange år inden sammenstødet med Jorden. STORE KONSEKVENSER En stor komet eller asteroide, der rammer Jorden, vil dræbe alle dyr og mennesker tæt ved nedslagsstedet. Rammer himmellegemet ned i havet, vil der opstå kraftige tsunamier. Det er bølger, der stiger til en ufattelig højde, når de nærmer sig landjorden. Rammer himmellegemet på land, vil store mængder stof blive kastet op i luften. Det vil spærre for lyset fra Solen. Der er så risiko for, at en lang periode uden sollys kan ødelægge store dele af livet her på Jorden. Leonid Kulik var den første forsker, der i 197 besøgte området ved Tunguska. KAN DET SKE IGEN? Jorden er de seneste milliarder år mange gange blevet ramt af andre himmellegemer. På et eller andet tidspunkt vil Jorden antagelig igen blive ramt af et stort himmellegeme. Det vil få voldsomme konsekvenser. Tunguska-hændelsen for hundrede år siden vil kunne gentage sig. Astronomerne holder øje med himlen for at opdage ukendte himmellegemer, der kunne være på vej mod Jorden. Og der holdes øje med alle de kendte. Der tænkes meget på, hvad der kan gøres, hvis man en dag finder et himmellegeme med kurs mod Jorden. Kan man sende et rumskib ud til himmellegemet og skubbe lidt til det? Eller skal der sprænges en brintbombe på himmellegemet, så det går i mange mindre stykker? Man kan måske skubbe det væk fra retningen mod Jorden? Det kan Tunguska-kometen, der havde bevæget sig i rummet i millioner af år, ramte heldigvis et øde område i Sibirien. Var den på sin lange rejse blevet forsinket omkring 10 minutter, ville den have ramt storbyen Sankt Petersborg. 5

26 DET VED DU NU OM SOL, MÅNE OG STJERNER HIMLEN OVER OS Solen er en stjerne blandt milliarder af andre i Mælkevejen. Mælkevejen, der ses som et tåget bånd på himlen, består af milliarder af stjerner. Solen ligger i udkanten af Mælkevejen. På nattehimlen er der fiksstjerner. De sidder i et fast mønster, de såkaldte stjernebilleder. Planeter er himmellegemer, der bevæger sig rundt om Solen i ellipseformede baner. Planeterne flytter sig på nattehimlen tæt på en linje, der kaldes ekliptika. SOLSYSTEMET Solsystemet består af Solen, otte planeter og mange mindre himmellegemer. De otte planeter i Solsystemet er Merkur, Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Planeter, asteroider og kometer bevæger sig i ellipseformede baner omkring Solen. Meteoritter er små himmellegemer, der er faldet ned på Jorden. Rumsonder er fløjet forbi alle planeterne. JORDEN OG MÅNEN Jorden bevæger sig i en ellipseformet bane om Solen. En tur rundt varer et år. Månen bevæger sig i en ellipseformet bane om Jorden. Der går 9,5 døgn mellem to fuldmåner. Jordens akse er ikke vinkelret på den plan, hvor Jorden bevæger sig rundt om Solen. Jordens akse hælder 3,5. Hældningen medfører, at vi får sommer og vinter. Ved jævndøgn er dag og nat lige lange. Ved vintersolhverv har man den korteste dag i året. Ved sommersolhverv har man den korteste nat i året. 6 FORMØRKELSER OG TIDEVAND En solformørkelse finder sted, når Månen skygger for Solens lys. En total solformørkelse kan kun ses i et smalt bælte på Jorden. En måneformørkelse finder sted, når Månen ligger i skyggen bag Jorden. En måneformørkelse kan ses fra den halvdel af Jorden, hvor der er nat. Tidevandet opstår, fordi der er små forskelle i tiltrækningskraften fra Månen (og Solen). Tidevandet er højest, når der er flod, og lavest, når der er ebbe. Ved fuldmåne og ved nymåne er tidevandet særlig kraftigt. Det kaldes springflod.

27 PRØV DIG SELV KAN DU HUSKE? FORSTÅR DU? Hvilken af disse planeter er sværest at få øje på? Merkur, Jupiter eller Saturn? Hvor vil du se Nordstjernen stå, når du befinder dig tæt ved Ækvator? Kan man se fuldmånen midt på dagen? Kan man se nymånen midt om natten? Er der fuldmåne eller nymåne ved en solformørkelse? Hvad er polarcirklen? Hvad er astrologi, og har det noget med astronomi at gøre? Hvad er forskellen på en planet og en stjerne? Hvor længe kan Solen blive ved med at sende energi til os? Hvad er midnatssol? Hvor mange stjerner kan man se med det blotte øje? Hvad er Mælkevejen? UDFORDRING Læs kapitel 1 i 1. Mosebog i Biblen. Er der noget i skabelsesberetningen, der stemmer med vor viden i dag? Find ud af, hvor langt væk fra Solen rumsonden Voyager er kommet på forskellige tidspunkter. Fx i 1979, 195, 000 og 050. Forklar, hvorfor forskellen mellem flod og ebbe er meget større i London end i København. Forestil dig, at du for 150 år siden stod på en øde ø, hvor de indfødte aldrig havde været i kontakt med omverdenen. Hvordan ville du kunne overbevise dem om, at Jorden er rund? 7

28

29 Magnetisme MAGNETER MAGNETER OG ELEKTRISK STRØM ANVENDELSE AF MAGNETISME MÅLEMETODER I FYSIK CAFE KOSMOS: HJERTESTARTEREN Alle har som børn leget med magneter og følt de mærkelige tiltrækkende og frastødende kræfter. Selve Jorden er en stor magnet, der får et kompas til at vise retningen mod nord. Jordmagneten virker også på partikler fra Solen. Når de bevæger sig højt oppe i atmosfæren, opstår de smukke mønstre, der som nordlys kan ses bl.a. i Norge og engang imellem også i Danmark. Det er også jordmagneten, der om efteråret hjælper nogle trækfugle med at finde retningen mod syd, mod varmere lande. Magneter findes bl.a. på lågerne i køkkenskabe, i højttalere, i elektromotorer, i vindmøllernes generatorer og på betalingskort. Magneter og magnetisme har mange anvendelser i det moderne samfund. Hvad er et kompas? Hvilke materialer tiltrækkes af en magnet? Hvad er en elektromagnet? Hvordan virker en højttaler? Hvordan laver man elektrisk strøm i en vindmølle? 9

30 MAGNETISME Stangmagneter har forskellige poler i de to ender. Poler med samme farve frastøder hinanden. Poler med forskellig farve tiltrækker hinanden. Men begge slags poler kan tiltrække ting af jern. Magneter Magneter har været kendt i meget lang tid. I Kina har man for over to tusind år siden haft kompasser, der kunne vise retningen mod nord. I Europa har kompasser i 00 år været brugt ved rejser til søs. I Tyrkiet ligger en by, der hedder Manisa, men som tidligere havde det græske navn Magnesia. Her findes en jernmalm, magnetit, der blev brugt til at lave de første kompasser i Europa. Det er byen Magnesia, der har givet navn til ordene magnet og magnetisme. Nordpol og sydpol Begge ender på en stangmagnet kan tiltrække jern. Men magnetens to ender er alligevel forskellige. Enderne på to stangmagneter vil nemlig enten tiltrække eller frastøde hinanden. De to ender kaldes sydpol og nordpol. På tegningen er nordpolen rød, og sydpolen er hvid. To ens poler vil altid frastøde hinanden, mens to forskellige magnetiske poler, dvs. en nordpol og en sydpol, vil tiltrække hinanden. Hænges en magnet vandret op i en tynd tråd, vil magneten dreje sig, så enderne peger mod nord og syd. Det skyldes, at Jorden selv er en stor magnet, der virker med kræfter på magneten. Den ende af stangmagneten, der peger mod nord, er magnetens nordpol. Den tiltrækkes af jordmagnetens sydpol. Drysser man jernspåner på et stykke papir, der ligger over en stangmagnet, kan man se, at spånerne lægger sig i et mønster. Spånerne stråler ud fra de områder, hvor magneten er kraftigst, nemlig i enderne. I midten af stangen er den magnetiske virkning ikke så stor. Spånernes mønster viser retningen af den magnetiske kraft omkring magneten. Kopiark.1,. og.3 Magneter i hjemmet og i fysik/kemi-lokalet. Magnetiske stoffer Kun få grundstoffer bliver tiltrukket af magneter. Det er metallerne jern, nikkel og cobalt. Også et par andre grundstoffer, der kun findes i små mængder, kan blive tiltrukket. Men mange legeringer, dvs. blandinger af forskellige metaller, kan tiltrækkes. Magneter fremstilles som regel af en legering af alumini- 30

31 MAGNETISME Jernspånerne drejer sig, så de ligger i den retning, den magnetiske kraft virker. Spånerne viser magnetfeltet, dvs. retningen af den magnetiske kraft omkring en stangmagnet. Småmagnet um, nikkel, cobalt og jern. De hedder alnico-magneter pga. de tre stoffer i legeringen. De kraftigste magneter er dog lavet af legeringer, der indeholder et af de ret sjældne metaller neodym eller samarium. Magneter kan fremstilles i alle mulige faconer, så de kan bruges i legetøj, i højttalere og som holdere på opslagstavler. Man kan også få skruetrækkere, der er gjort magnetiske, så de kan holde fast på skruer. På den måde kan man arbejde på steder, hvor det er svært at få plads til at holde på skruen. Småmagneter Stangmagneter har en pol i hver ende. Midten af en stangmagnet har ikke nogen pol. Men hvis man saver en magnet over på midten, vil man få to nye, mindre stangmagneter, der har poler i enderne. Der er altså opstået en nordpol og en sydpol på et sted, hvor der ikke tidligere var nogen magnetisk pol. Det kan forklares med en model, hvor magneten er opbygget af mange, ganske små magneter, der ligger parallelt. Alle med nordpolen i samme retning. De steder, hvor enderne på to småmagneter rører hinanden, ophæver nord- og sydpolen hinanden. Samlet er det, som om stangmagneten kun har to poler, én i hver ende. Hvert lille område i den store magnet virker altså som en magnet. Når alle disse småmagneter ligger i tilfældige retninger, er stoffet ikke magnetisk. Men hvis småmagneterne er blevet drejet, så de har fået samme retning, er stoffet blevet magnetiseret. Man har en magnet. Stangmagneten i midten er opbygget af mange småmagneter, der alle ligger med nordpolerne i samme retning. I et umagnetisk stof er der også småmagneter. De ligger hulter til bulter som vist nederst. Den nederste stang virker derfor ikke som en magnet. 31