I 1. modul skal I lære noget omkring elektromagnetisk stråling(em-stråling). Herunder synligt lys, IR-stråling, Uv-stråling, radiobølger samt gamma og røntgen stråling. I skal stifte bekendtskab med EM-strålings bølge egenskaber og partikel egenskaber. Elektromagnetiske bølger kræver ikke noget medium at udbrede sig i og kan derfor bevæge sig gennem vakuummet i verdensrummet. Denne egenskab skal ses i kontrast til mekaniske bølger, der kræver et medium for at kunne udbrede sig. Begge bølgetyper er transport af energi. Grunden til, at stjerner udsender lys, er, at der foregår fusion i deres indre. Det er en proces, hvor lette atomkerner smelter sammen til tungere atomkerner. Denne sammensmeltning kaldes som sagt fusion og producerer meget store energimængder, der er med til at forhindre stjerne i at falde sammen som følge af gravitationskraften. Processen kan se ud som følger:
Vores sol udsender hele det elektromagnetiske spektrum, og det vil sige, at den hele tiden bombarderer jorden med stråling. En del af den stråling bliver stoppet af vores atmosfære. Ozonlaget, kuldioxid og vanddamp er de gasser, der er bedst til at bremse/absorbere elektromagnetisk stråling. De dele af det elektromagnetiske spektrum, der kan passere gennem vores atmosfære, kaldes et atmosfærisk vindue. Det er fx synligt lys, radiobølger, noget UV stråling og mikrobølger, der passerer gennem det atmosfæriske vindue. Der er endda visse mikrobølger, der kan sendes gennem skyer. Dem bruger man til at kommunikere med fx satellitter. Hvis man skal observere andre dele af spektret, er man nødt til at placere teleskopet, så man undgår, at bølgerne bliver absorberet af eller reflekteret af jordens atmosfære. Jordens magnetfelt er også med til at beskytte os mod stråling fra solen nemlig mod det, der kaldes solvinden, som består af ladede partikler. Nedbremsningen af disse partikler i jordens magnetfelt er det, der giver de flotte nord- og syd-lys.
1] Hvad er massetabet ved processen ovenover? 2] Hvad er massetabet i energi? 3] Hvor mange processer pr. sekund i Solen? 4] Hvad er massetabet pr. sekund? 5] Hvor lang tid er Solen om at smide Jordens masse? De atmosfæriske vinduer samt bevægelse i jordens tætte atmosfære stiller astrofysikerne en udfordring for hvordan får man så det bedste udsyn til universet. Hvilke dele af spektrummet skal man kigge på? Hvilke informationer får man ved at kigge på én type stråling frem for en anden, og hvad nu hvis man kombinerer de indsamlede informationer? For helt at undgå atmosfæriske forstyrrelser kan man sende sit teleskop i kredsløb om jorden. Man kan også som VLT gør, nemlig at skabe en kunstig stjerne ved
hjælp af en laser og derved finde ud af, hvor meget flimmer atmosfæren giver og deformere teleskopets spejle på en sådan måde, at der tages højde for flimren og derved få meget skarpe billeder. Stjerner findes i mange forskellige størrelser, aldre og farver. De koldeste stjerner er dog stadigvæk flere tusinde grader varme, og vi kan bestemme deres temperatur ved at kigge på deres farve. Kolde stjerner er røde, mens meget varme stjerner er blålige. Her kan du se stjerners farve og temperatur sammenlignet i en tabel. Temperaturerne er angivet i K, kelvin. Denne skala kaldes den absolutte temperatur-skala, hvor 0K er det absolutte nulpunkt, hvor selv atomer holder op med at vibrere. Denne skala er en del af SIsystemet, der er lavet for at eliminere lokale enheder, som man kender fra mange lande, og kan gøre det svært at kommunikere entydigt på tværs af lande og forsknings institutioner.
1] Udfyld de manglende temperaturer 2] Hvad kan du fortælle om HR diagrammet hvilke informationer kan du finde i det om stjerner? (Husk at kigge godt på x og y akse samt selve afbildningsområdet) 3] Hvorfor er mere lysstærke stjerner relativt yngre end de ikke så lysstærke?
En del af det elektromagnetiske spektrum kaldes for synligt lys og er den del af det elektromagnetiske spektrum, som vi mennesker kan se, men det er kun en meget lille del af hele spekteret. Forskellene på de forskellige slags EM-stråling er deres bølgelængder og derved hvor energirige de er. Bølgelængderne kan variere fra få pm, 10^-12 m, til 1000m. Frekvenser varierer også, og kortbølget EM-stråling har en meget høj frekvens, og langbølget EMstråling har en lav frekvens. Astrofysikere også sige noget om temperaturen af de objekter, der udsender stråling og normalt vil de højfrekvente bølger stamme fra meget varme objekter og lavfrekvente fra koldere objekter. Elektromagnetisk energi kan kaldes lys, elektromagnetiske bølger og stråling og kan beskrives ved frekvens, bølgelængde eller energi. Når vi ser på de synlige lys, altså det lys vi mennesker kan se med det blotte øje, er bølgerne meget korte. Derfor bruger vi nanometer [nm] til at beskrive bølgelængden. En nanometer er 10-9 m, altså en milliardtedel af en meter. Indenfor astronomi bruger vi ofte begrebet Ångstrøm [Å] i stedet for nanometer, når vi taler om bølgelængder. 1Å = 10nm = 10^-10 m. λ
λ λ Beregn f, λ og E i følgende opgaver: Sæt lysets fart, c til 299792,458 km/s i alle opgaverne. 1] Radio: En frekvens kunne være 3MHz. Find bølge længden i meter: (hint: brug [1] - pas på enhederne) 2] Mobil tlf. (3G): Bølgelængde ca. 30 cm. Find frekvensen: (hint: brug [1] - pas på enhederne) 3] Mikrobølge ovn: Bølgelængden er ca. 12 cm. Find energien for en foton: (hint: brug[2]) 4] Hvor mange fotoner, fra mikrobølgeovnen, skal der så til at varme et kg vand op med en grad? (hint: c vand fortæller hvor mange joule, der skal tilføres et kg vand for at hæve temperaturen netop en grad. (c vand = 4210 J/ kg x K))
Når vi ser lys i en grøn farve, så har det bølgelængder mellem 495-570nm. Hvad er dette interval i Ångstrøm?