Solsystemet. Solsystemet. Solsystemet. Side 1 Til læreren

Transkript

1 Side 1 Til læreren er dannet ved sammentrækning af en stor interstellar sky af støv og gas. Skyen bestod hovedsagelig af grundstofferne brint og helium de to simpleste grundstoffer men var tillige beriget med tungere grundstoffer, tilført skyen fra udbrændte stjerner i det kosmiske nabolag. Forløbet Skyens temperatur er et udtryk for, at dens enkeltpartikler bevæger sig tilfældigt mellem hinanden med en vis hastighed. Alligevel er der indlejret en rotationsretning, som er en sum af alle enkeltpartiklernes bevægelser. Den kommer dog først til udtryk, når sammentrækningen for alvor tager fat, hvorved skyen får en endnu mere markant rotationsretning med akse og ækvatorplan. Under den fortsatte sammentrækning øges rotationshastigheden. Situationen kan sammenlignes med den forøgelse af rotationshastigheden, som en skøjteløber eller en balletdanser opnår med at trække arme og ben tæt sammen omkring rotationsaksen. Imidlertid er den interstellare sky af støv og gas ikke nær så fast i kødet som balletdansere, og materialet over og under rotationsplanet samler sig mere og mere i skyens ækvatoriale plan, som det pga. rotationshastigheden breder sig ud i. Denne udstrakte flade skive roterer differentielt (dvs. at de nærmeste dele roterer hurtigst og langsommere, desto længere fra centrum materialet er). Visse steder kondenserer stoffet til planetoider, som senere danner grundlag for de store planeter. Asteroider og kometer er det materiale, der blev tilovers. Alle planeterne bevæger sig derfor samme vej rundt om centrum, ligesom i den oprindelige flade skive af støv og gas. Rotationsretningen er mod uret, hvis man betragter den fra s nordpol. Langt hovedparten af planeterne roterer samme vej ligesom planeternes måner samt asteroider og kometer også bevæger sig denne vej rundt i deres omløb. Det er helt naturligt, da det hele er blevet dannet af den samme roterende sky. består af: Solen, der er en almindelig stjerne. Ni planeter, Merkur, Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun og Pluto, der kredser i voksende afstande omkring Solen i den nævnte rækkefølge med Merkur som den inderste planet. Et stort antal asteroider (måske af størrelsesordenen ). Et stort antal kometer (frosne gasser, der svæver om i stor afstand). Store støvmængder, der hovedsagelig ligger i planetbaneplanet. Derimod er den kemiske sammensætning af de enkelte planeter forskellig. Der er en generel udvikling ud gennem planetsystemet, således at de letfordampelige gasser hører til i planetsystemets ydre regioner, fordi der først herude er koldt nok til, at de kan kondensere. De tungere grundstoffer og kemiske forbindelser med højere temperaturer for smeltning og fordampning findes i s indre regioner.

2 På Planetariet Side 2 Niveau II s planeter Hvad hedder den største planet i? Hvor mange planeter findes der i? Hvor mange af planeterne har en fast overflade? En planet med en fast overflade kan man stå på, mens planeter, der for det meste består af luftarter eller forskellige gasser, kaldes gasplaneter, og dem synker man ind i. Hvor mange gasplaneter er der i? Hvilke andre kategorier af himmellegemer findes der i? (nævn mindst 3 typer) I den blå bane i gulvet ses en række metalskiver med planeternes navne på. Skriv ud for hver planet, hvor langt de er fra Solen. Solen Afstand fra Solen i millioner km Modelafstand fra Solen Merkur Venus Jorden Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto I loftet hænger der en række planetmodeller. De er 100 millioner gange mindre end de virkelige. Den store rødlige planet Jupiter er 140 cm i diameter. Ganger du dette tal med 100 millioner (8 nuller), får du cm. Det er det samme som km. I skemaet mangler du nu bare at skrive, hvor store afstandene ville være i en model af, hvis planeterne havde den størrelse, de har i loftet. Afstandene skal så være 100 millioner gange mindre end de virkelige.

3 Side 3 På Planetariet + i klassen Niveau III Sammenstød i rummet I udstillingen præsenteres forskellige animationer på en stor skærm. Der vises tre forskellige store nedslag i, hvilke? Desuden er der udstillet to store meteoritter. I begge tilfælde er der tale om jernmeteoritter. Den lille jernmeteorit, der vejer ca. 12 kg, er en flække, der røg af, inden en ca. 40 meter i diameter stor jernmeteorit ramte busksteppen nær ved Flagstaff i Arizona for år siden. Et himmellegeme med en diameter på nær ved 40 meter kan godt have et rumfang på kubikmeter. En enkelt kubikcentimeter jern vejer 7,8 gram. Hvad vejer en jernmeteorit på én kubikdecimeter (10x10x10 cm)? Hvad vejer en jernmeteorit på én kubikmeter? Hvad vejer en jernmeteorit på kubikmeter?

4 Side 4 I klassen Niveau III Stjerneskud er i virkeligheden glødende spor i atmosfæren efter sammenstød med små partikler. Når de sand- eller gruskorn store partikler rammer vores atmosfære, får det luften til at gløde langs den bane, som de følger ned gennem atmosfæren under opbremsningen. Det sker i højder på mellem 110 og 80 km over Jordens overflade. Det er måske mærkeligt, at disse små partikler kan få luften til at gløde så meget, at vi kan se det på den store afstand. Men de kommer med meget stor fart omkring 40 km i sekundet. Jorden selv har en fart på 30 km i sekundet i sin bane omkring Solen. Farten ved sammenstødet kan derfor være meget forskellig. Den er høj, hvis vi støder frontalt sammen med partiklen, men meget lavere, hvis partiklen indhenter Jorden bagfra. Hvor stor vil sammenstødsfarten være hvis. Partiklen støder frontalt sammen med Jorden? km/s Partiklen indhenter Jorden bagfra? km/s Nogle gange støder Jorden sammen med rester fra kometer, hvis bane skærer Jordens bane. Komethaler er fyldt med gas og støv, og når Jorden maser sig vej gennem disse kometrester, kommer der mange stjerneskud. Da kometens bane ligger nogenlunde fast i rummet, vil det være på de samme tidspunkter hvert år, at disse meteorsværme optræder. Notér i skemaet herunder de fire mest aktive meteorsværme, hvornår de er aktive, og hvor mange stjerneskud du kan forvente at se under maksimum. meteorsværm dato antal

5 Side 5 I klassen Niveau II + III Kometer Hvad er en komet? Tycho Brahe observerede i 1577 en komet og beregnede, at afstanden til den var større end afstanden til Månen. Hvad havde man tidligere troet om kometer? Hvor stor er risikoen for at omkomme pga. et meteornedslag sammenlignet med risikoen for at omkomme ved en flyulykke? For 65 mio. år siden uddøde de store øgler. Hvad mener man, årsagen var til det? Hvor ofte regner man med, at der sker et nedslag på størrelse med det, der dannede krateret på Yucatán-halvøen? Omfanget af ødelæggelserne ved et nedslag afhænger i høj grad af himmellegemets størrelse. Hvor ofte rammes Jorden i gennemsnit af himmellegemer» i 10-m-klassen?» i 100-m-klassen?» i km-klassen? og hvilken skadevirkning forvolder de? Hvorfor er Jupiter en større kometfanger end Jorden? Nævn nogle historiske og geografiske eksempler på komet- og meteornedslag. Meteorer og stjerneskud Stenblokke, der flyver rundt omkring os i rummet, kaldes meteoroider eller, hvis de er store nok, asteroider. Når de rammer Jordens atmosfære og efterlader sig et lysende spor, taler man om meteorer eller i daglig tale om stjerneskud. Hvis stenene er store nok og undgår at brænde fuldstændigt op under nedturen, kaldes resterne meteoritter. Afhængig af størrelsen kan de have fra slet ingen til en enorm skadevirkning. Der findes forskellige eksempler på meteorkratere overalt i. Hvor stammer meteorerne hovedsagelig fra? Hvor stammer kometerne fra? Nævn nogle kendte kometer hvorfor er de kendte? Tegn en kometbane en ellipse.» Det kan gøres ved, at du anbringer to knappenåle (brændpunkter) fx 10 cm fra hinanden på en plade.» Tag et stykke kraftigt sytråd på ca. 20 cm, og lav en lille løkke i hver ende.» De to løkker fastholdes af hver sin knappenål, og du kan nu tegne en ellipse ved at holde snoren strakt ud, mens du trækker en blyant hele vejen rundt. Hold blyanten lodret hele tiden. Prøv at ændre lidt på snorlængden og afstanden mellem brændpunkterne.

6 Side 6 Hvad vejer jeg på Månen eller på Mars? I udstillingen finder du et 5-kg-lod placeret på Jorden, Månen og Jupiter. Prøv at løfte lodderne for at mærke, hvor meget 5-kg-loddet vejer de forskellige steder. Beskriv dine iagttagelser. På Planetariet + i klassen Niveau II + III I daglig tale siger vi, at loddet vejer 5 kg. Det korrekte er egentlig at sige, at loddet har massen 5 kg, og det vil loddet også have, hvis det flyttes til Månen, Mars osv. Massen er et udtryk for stofindholdet, altså en egenskab, der er knyttet til de enkelte atomer, som loddet består af. Loddets vægt er derimod et udtryk for den tyngdekraft, som fx Jorden, Månen eller Mars trækker i loddet med. Loddets vægt afhænger derfor af Jordens, Månens eller Mars sammensætning og størrelse. Sammenhængen mellem vægten F (i N Newton), og massen m (i kg) er givet ved: F = m g hvor g kaldes tyngdeaccelerationen. Her på Jorden er g = 9,82 N/kg (København). Hvor meget vejer 5-kg-loddet på: Jorden? Månen? Mars? Jupiter? Hvor stor er din egen masse (m i kg)? Hvor meget vejer du selv (F i N) på: Jorden? Månen? Mars? Jupiter? Massetiltrækning eller tyngdekraft er en fundamental vekselvirkning mellem stofmængder, og den eksisterer overalt i universet. I 1687 gjorde Isaac Newton i sit hovedværk Principia rede for den matematiske sammenhæng, der generelt kan beskrives ved F = G M m r 2 Her betyder: F tyngdekraften (= vægten) i enheden Newton (N) Nm G = 6, kg 2 er en naturkonstant M er planetens masse m er loddets eller din masse r er afstanden fra planetens centrum til overfladen Tyngdeaccelerationen ved overfladen Solen 275 N/kg Mars 3,7 N/kg Månen 1,67 N/kg Jupiter 25 N/kg Merkur 3,8 N/kg Saturn 10,8 N/kg Venus 8,9 N/kg Uranus 8,8 N/kg Jorden 9,8 N/kg Neptun 10,8 N/kg Pluto 0,69 N/kg Indsætter vi fx de kendte værdier ved Jordens overflade, kan Newtons formel for massetiltrækning som et specialtilfælde her skrives som M F = (G ) m r 2 = (6, Nm 2 5, kg ) m kg 2 (6, m) 2 = 9,82 N/kg m = g m hvor g = 9,82 N/kg er tyngdeaccelerationen.