2. Universum

Question 1

Redogör för hur man tillverkar en stjärnkarta.

Answer 1

Stjärnkarta är en karta över stjärnor vi vet finns. Stjärnkartor har sett olika ut i olika epoker, och är specifika för den plats man utgår ifrån samt årstid.
När man gör en stjärnkarta börjar man med att rita en cirkel. Rita sedan in mindre cirklar inuti denna med samma mittpunkt. Dela in cirkeln i två delar från dens mitten. I varje halva ska delas in i tolv lika stora bitar. Markera varje linje från 0 till 23. Och de inre cirklarna med 90 ytterst till 10 innerst, där varje cirkeln går ner med 10. Du kan nu rita in stjärnorna med koordinaterna. Deklinationen är vilken cirkeln den tillhör, (numrena 90-10), och rät inklination är numrena är vilket streck den är indelad i, (numrena 0-23).

Question 2

Förklara för varför astrologi inte kan påverka personligheten.

Answer 2

Det finns inget vetenskapligt stöd för att placeringen av himlakroppar under vår födsel kan påverka den personlighet som vi idag har.

Question 3

Diskutera varför flera tidningar publicerar horoskop.

Answer 3

Många horoskop utger sig förutspå framtiden. Vad kommer hända denna vecka? Detta lockar läsare då det kan vara kul att läsa men det finns även de som tror att horoskop faktiskt berättar oss om framtiden och vilka människor vi passar med romantiskt m.m. Eftersom det lockar läsare struntar många tidningar i att det inte finns vetenskapligt stöd för astrologi.

Question 4

Redogör för hur man kunde bedöma jordens storlek för mer än två tusen år sedan.

Answer 4

Det var Eratosthenes som gjorde en av de första beräkningarna som var nära det korrekta svaret. Han visste när solen var zenit i staden Syene, medan han själv var i staden Alexandria som var 850 km bort. Vid samma tid som när zenit är i Syene, mätte han med en stav i Alexandria. Staven skapade en skugga som var 7,2 grader vinkel. Mellan solstrålen som slog Syene och staven kan man se en likadan vinkel vid jordens medelpunkt. 7,2 grader är 1/50 av 360. Då vet vi att jordens omkrets är 50 gånger så stor som avståndet mellan Syene och Alexandria. 50*850=42 500 km

Question 5

Redogör för skillnaden mellan ett solsystem och en galax.

Answer 5

En galax är en samling av stjärnor. Solsystem är ett system där en specifik stjärna är vid centret och allt som banor kring denna tillhör systemet.

Question 6

Ange namnen på planeterna i vårt solsystem.

Answer 6

Merkurius
Venus
Jorden
Mars
Jupiter
Saturnus
Uranus
Neptunus

Question 7

Nämn namnen på två dvärgplaneter i vårt solsystem.

Answer 7

Ceres och Pluto

Question 8

Redogör för skillnaden mellan en planet och en dvärgplanet.

Answer 8

En planet är en himlakropp med en omloppsbana runt solen, rund form och rensat bort mindre himlakroppar runt om den såsom asteroider. En dvärgplanet skiljer sig åt på den tredje punkten då den inte har massan att ha den dominerande gravitationen i närområdet.
Definitionen på en dvärgplanet har ändrats under många och innan kunde Pluto anses vara en planet då det inte fanns ett krav att planeter skulle rensat planetismer.

Question 9

Ange storleksskillnaden mellan solen och jorden.

Answer 9

Solens diameter är 109 gånger så stor som jordens, men i solen skulle mer än en miljon jordklot kunna få plats.

Question 10

Beskriv Vintergatan så utförligt du kan.

Answer 10

Vintergatan är den galax vårt solsystem befinner sig i. Man beräknar att det finns 200-400 miljarder stjärnor i vår galax, och man tror även att i galaxens mitten finns ett svart hål. Vår sol befinner sig ca 28 tusen ljusår från detta centrum, men galaxens diameter är ca 100 tusen ljusår.

Question 11

Diskutera i vilka sammanhang man föredrar att använda ljusår.

Answer 11

När man pratar om rymden är det mått man använder ljusår. Ett ljusår är den sträcka som ljuset hinner färdas på ett år.

Question 12

Redogör för varför man ser bakåt i tiden när man tittar ut i rymden.

Answer 12

Den närmaste stjärnan till vår är 4 ljusår bort. Det ljus vi ser är därför det som stjärnan gav ut 4 år sedan. Därför ser vi hur den såg ut 4 år sedan.

Question 13

Redogör för vad man menar med ett svart hål och en vit dvärg.

Answer 13

När en stjärna har förbrukat allt väte, all stjärnenergi, sväller den och blir en röd jätte. Efter ytterligare tid kollapsar den och blir ca jordens storlek- en så kallad vit dvärg.
När mycket tyngre stjärnor exploderar slungas materia ut och skapar gasmoln som kallas supernova. Det som inte slungas ut pressas ihop till en neutronstjärna. Om stjärnan är ännu större packas massan ihop ännu mer och skapar ett svart hål. Gravitationen i centern är så stark att inte ens ljus hålls kvar i mitten.

Question 14

Beskriv kortfattat med egna ord och med hjälp av internet teleskopen Hubble och James Webb.

Answer 14

Hubble skickades ut i rymden 1990 men fyra service färder har ordnats för att hålla teleskopet i bruk. Med hjälp av Hubble, som legat i omloppsbana utanför jordens atmosfär, kan man bilder med en skärpa som inte är möjligt på jorden. Detta har lett till upptäckter och bilder såsom; galaxer långt borta och örnnebulosan mm.
James Webb är en efterträdare till Hubble och är ett samarbete mellan NASA, ESA och Canadian Space Agency. Teleskopet är dock ett IR-teleskop och kan se/registrera infraröd strålning. Detta betyder att vi nu kan se och upptäcka saker vi inte kunnat. Några av de mål de har med James Webb är: studera de första ljusa objekten i universum, studera stjärnors födelse och utveckling samt galaxernas utveckling.

Question 15

Beskriv hur gravitationen påverkar vårt solsystem.

Answer 15

Den största påverkan gravitationen har är att solen och vardera planet attraheras av varandra och skapar en omloppsbana. Eftersom solen har störst massa är det det som de flesta himlakropparna snurrar runt. Men vissa saker som månar har större attraktion till den planet de snurrar runt då gravitationskraften är starkare mellan dem pga av massa och distans mellan de två.
Gravitationen påverkar också tiden. Detta påverkar allt men vi på jorden märker inte detta då skillnaden är så liten. Men jorden kärna sägs vara 2,5 år yngre än dess yta.

Question 16

Redogör för hur tidvatten uppstår. Svara med egna ord, gärna med hänvisning till angiven källa på internet.

Answer 16

Tidvatten är ett fenomen som påverkas av gravitationskraften från solen och månen samt hur vår planet roterar. Det som spelar mest roll är jordens rotation runt sin egen axel och månens position. Månens gravitation påverkar vattnet desto närmare vattnet är i sin axel. Om man jämför en punkt på jorden, när den pekar mot rakt mot månen är månens gravitationskraft starkare än den centrifugala kraften från jorden. Det betyder att vattnet rör sig mot månen och det blir högvatten. Det är även högvatten på andra sidan jorden då även jorden dras mot månen av gravitationen och man kan förenklat förklara det som att jorden och dess hav buktar ut andra hållet för att motverka detta.
Men eftersom jorden snurrar så är inte gravitationskraften konstant på en och samma plats utan vattnet rör sig. Ett måndygn är ca 24 timmar och 50 sekunder. Under denna tid är månens kraft på ett ställe som starkast två gånger. Menat att under ett dygn ser vi 2 högvatten och 2 lågvatten.
Solen påverkar också tidvatten genom att dess gravitation kan förstärka eller försvaga tidvattnet. Om solen och månen är i linje med varandra, vid ny och fullmåne, skapar de som högst tidvatten, så kallad springflod. Om de är i rät linje med varandra så motverkar de varandras krafter och man får den lägsta tidvattnet, en så kallas nipflod.
Det är dock viktigt att förstå att tidvatten inte är exakt och beror mycket på var man befinner sig i jorden. Det är inte så lätt som störst och minst utan det finns så många faktorer som avgör hur det ser ut på den plats man befinner sig på.

Question 17

Redogör för hur man förstod att solen är i centrum av solsystemet.
C-fråga

Answer 17

Tanken av en heliocentrisk världsbild har funnits länge, både inom filosofin och astronomi. Redan 390 år före kristus föreslog Philol av Pythagoréerna att jorden, solen, månen och planeterna snurra runt en stor eld. Vilket går emot den geocentriska världsbilden som senare uppkom.

Den första personen som vi vet föreslog en heliocentrisk modell var dock Aristarchos från Samos. Han mätte storleken på jorden samt avståndet till månen och solen och insåg av solen var betydligt mycket större. Han förstod därför att solen borde ha en starkare dragningskraft. Men tyvärr lyckades detta inte övertyga världen om att jorden inte var statisk utan det var Klaudios Ptolemaios modell för den geocentriska världsbilden som blev grunden för astronomin runt om i världen tills långt in i medeltiden.

På 1600-talet presenterade Nicolaus Copernicus matematiskt bevis på att den heliocentriska världsbilden stämde. Han presenterade en modell, precis som Ptolemaios, som visade planeternas position. Dock var inte hans beräkningar på var planeterna heller korrekta. Det han föreslog var även att jorden snurrade runt solen på ett år och sin egen axel på ett dygn.

Det finns andra personer som använde Copernicus idéer; Tycho Brahe använde delar av det men höll sig vid att solen snurra runt jorden. Galileo
Galilei stöttade Copernicus men utvecklade även kikaren som han kunde studera jupiter och vidare bevisa att jorden inte var centrum. Johannes

Kepler med hjälp av Tycho’s resultat kunde han formulera lagar för planeternas banor kring solen. Tyvärr så stoppade den katolska kyrkan, som trodde på att jorden var solsystemets centrum, utvecklingen och spridningen av Copernicus fynd och det tog länge innan den heliocentriska världsbilden sågs som sanning.

Question 18

Redogör för vad man menar med Big Bang och hur det sammanfaller med universums expansion.
C-fråga

Answer 18

Astronomerna vet att avstånd mellan galaxer ökar och att detta betyder att vårt universum växer. Vi ser tillväxt takten och kan därmed räkna baklänges föra att se när ungefär allt i universum var samlat på ett ställe. Detta leder till teorin att för ca 14 miljarder år sedan hände Big Bang, när allt började expandera. Innan big bang fanns ej tid och rum och heller inte materia. Man tror att protoner, neutroner och elektroner uppstod redan efter sekund efter big bang och att de sedan slogs ihop och bildade atomer. De grundämnen med minst atomer, väte och helium, skapades först tror man. Men med tiden så påverkade materian av gravitationen och himlakroppar skapades. I vissa var trycket så stort att det ledde till kärnreaktioner. Energi frigörs och ljus och värme utstrålade från det vi idag kallar stjärnor.

Question 19

Redogör utförligt för en stjärnas livscykel och hur den påverkar förekomsten av olika grundämnen.
C-fråga

Answer 19

Gravitationen drar ihop molekyler för att bilda nebulosor. Dessa består primärt av väte och helium. Dessa nebulosor kommer senare dras ihop ännu mer av gravitationen tills det skapas kärnreaktioner. Energi frigörs och ljus strålar ut. Denna process är ner väte blir till helium genom fusion.
Olika stjärnor är olika stora, och de har olika mängd väte. Detta betyder att desto större stjärna desto större livslängd.

När vätet tar slut kan stjärnans liv sluta på olika sätt och detta beror på vilken massa den har. Vår stjärna, solen, kommer först att svälla till en röd jättestjärna. Då kommer heliumkärnor förenas till grundämnen med andra atomkärnor såsom kol och syre. När det börjar ta slut på denna kärnenergi blir den röda jättestjärnan jordens storlek och blir en vit dvärg. Efter miljoner år kallnar den och blir en svart dvärg.

Om en stjärna har större massa exploderar de och bildar supernovor. Den materia som flyger ut under denna process kan bilda neutronstjärnor. Dessa stjärnor är så tätt packade att en bit, så liten som ett knappnålshuvud, kan väga 1 miljon ton.

Om stjärnan är ännu tyngre än så kan det packas ännu tätare och bilda svarta hål.

Question 20

Redogör så utförligt du kan för risken att jorden träffas av en meteor.
C-fråga

Answer 20

En meteor är en meteoroid som intagit jordens atmosfär. De flesta meteorer brinner upp innan de faktiskt träffar jorden (runt 90-95%), vilket betyder 5-10% chans att de faktiskt slår ner i jorden. Dock är dessa siffror inte helt korrekta då vi faktiskt inte vet hur många som träffar jorden. Trots att de inte slår ner i jorden kan det dock upplevas som det. Ofta exploderar de i luften och men tryckvågorna kan vara väldigt skadliga.

Forskare säger dock att det finns en 100% att en större och förödande asteroid som kan förstöra allt liv på jorden kommer träffa jorden. Man vet bara inte när. Det kan vara flera tusentals år innan dess, och kanske är människorasen redan utdöd då. Men under de flera miljarder år kvar som vår sol har att brinna, så är den en 100% att jorden träffas.

Question 21

Redogör så så utförligt du kan varför månen inte trillar ned på jorden.
A-fråga

Answer 21

Einsteins relativitetsteori förklarar hur rymden böjer sig runt ett objekt med stor massa. Man kan jämföra det som att rymden är ett stretchig tyg. Om man placerar ett klot med stor massa så dras tyget ner av dess vikt. Om man kastar in ett mindre klot med mindre massa så kommer denna börja cirkulera kloten med större massa. Detta är för att tyget, eller rymden, inte är rak och buktar ner mot det större kloten. Om objektet med mindre massa har tillräckligt hög fart kan den dock passera det stora klotet. Och om farten är för låg dras objektet in av gravitationen och kraschar in i det större klotet. Det är därför inte alla meteorider åker in i en omloppsbana kring jorden, men vissa åker in i jordens atmosfär pga av gravitationen. Om man vill ha en bana runt kloten vill man ha balans mellan gravitation och fart. Vi använder oss av månen och jorden som ett exempel. Om månen inte färdades hade den dragits in i jorden. Men med den fart den har så missar månen jorden och färdas runt den istället i en bana. Den har alltså balans mellan gravitationskraften och den fart den har. Det är som en konstant dragkamp mellan de två där månen konstant trillar runt jorden.

Men hur vet vi att månen aldrig kommer ändra sin fart? Newtons första rörelselag säger att en objekt kommer kommer förbli i rörelse om inga yttre krafter påverkar det. Det betyder också att om gravitationen, och böjningen på rymden, och månens fart förblir konstanta kommer inte månens bana ändra sig. Gravitationen är konstant och därför kommer månens bana förbli så.

Question 22

Diskutera så utförligt du kan för hur stort ett rymdskepp måste vara för att man skall kunna åka till den närmaste stjärnan bortsett från vår egen.
A-fråga

Answer 22

Hur stort rymdskeppet behöver vara beror på flera saker. Hur lång tid det kommer ta, vilken teknologi som behövs och hur mycket proviant och vilka andra nödvändigheter som behövs ombord på skeppet.

Alpha Centauri är den närmsta stjärnsystemet till oss. Den ligger 4,37 ljusår från oss. Men detta betyder inte det tar 4,37 år att ta sig dit utan detta är 4,37 år för ljuset att resa dit. Vi har inte teknologin att resa i ljusets hastighet, men vi kan diskutera de snabbaste sätten att faktiskt ta sig dit.

Det snabbaste vi har kunnat få ett fartyg att resa är 252,792 km/h och det var med hjälp av gravitationen. Det var Helios fartygen som kom upp i denna fart. Vi använder oss av en gravitationsslunga som med hjälp av gravitationen från himlakropparna kan vi accelerera ett fartygs fart genom att omloppsbanorna slungar oss vidare. Tekniskt sett var farten inte konstant och banan mot alpha centauri kommer inte vara rak. Jag är inte heller säker på att denna metod skulle vara möjlig i den storlek på skepp vi skulle behöva men vi använder oss av den högsta farten för diskussionens skull. Om vi har en fart runt 250 tusen km/h kommer det ta 19,000 år att färdas ljusår. Det är ungefär 4 generationer på 100 år. 4*190=760. Detta betyder att rymdskeppet måste vara stort nog att 760 generationer av människor. Detta är otroligt mycket människor och man måste komma ihåg att vi inte kommer överleva om man tillåter fortplantning mellan samma familj, utan man måste ha tillräckligt många människor från början att man får en variation i dna och arvsmassa. Ett skepp i den skala som behövs för alla dessa människor och deras provision skulle behöva vara massiv vilket är därför jag inte tror denna metod skulle kunna vara möjlig för interstellära resor.

Det finns teoretiska sätt vi skulle kunna resa på snabbare i rymden men vi har ännu inte kunnat uppfinna dem. Den idée som jag finner mest intressant är något man på engelska kallar “beamed propulsion”. Man använder sig av bland annat solsegel som drivs av stora lasrar. Fysikern Robert L. Forward gjorde beräkningar där ett sådan skepp skulle göra en förbiflygning. Skeppet skulle väga 1t, och solsegelen skulle vara 3,6 km brett. Men resan skulle endast ta 40 år.

Question 23

Diskutera så utförligt och nyanserat du kan för sannolikheten att det finns liv på andra planeter. A-fråga

Answer 23

Vi måste först förstå hur stort universum är. Det observerbara universumet är 93 miljarder ljusår brett, men universum expanderarar konstant. Vad som finns bortom det observera universumet vet vi inte.

Man kan även diskutera vad är det för liv vi menar. Är det liv som vi känner till och kan relatera till utifrån vår planet. Eller finns det större chans att det finns liv i former vi inte kan föreställa oss?

Om man utgår från att universum är oändligt stor, är chansen att det finns liv i någon slags form oändligt nära till 100%. Konceptet av oändlighet betyder just att det inte finns några gränser, men chansen finns fortfarande att det saknas liv någon annanstans. Man kan inte utesluta någonting. Det finns dock inte konkreta bevis för att universum är oändligt. Och inte heller några bevis på hur stort hela universum skulle vara om den var ändlig. Och därför utgår jag från ett oändligt universum.

Chansen att vi finner liv är dock mindre än så. Och det beror på den tid som vi funnits här på jorden. Jämfört med galaxen är människorasen oerhört ung. Och när vi kollar ut i universum ser vi tillbaka i tiden. Det skulle liv på andra planeter troligen också göra. Om de kan se oss, ser de alltså tillbaka i tiden, kanske till och med innan liv fanns på jorden. Att vi skulle finna liv är därför begränsad av vår ålder, samt hur snabbt ljuset rör sig.

Sammanfattningsvis så pekar storleken på det observerbara universumet att det är större chans det finns liv på andra ställen, även om vi inte kan finna det, än att det inte skulle finnas det.

Question 24

Diskutera så utförligt och nyanserat du kan för varför astronomi kan anses vara en experimentell vetenskap. A-fråga

Answer 24

Experimentell vetenskap är vetenskap där man använder sig av experiment. Astronomi är vetenskapen där man studerar himlakropparna och fenomen i rymden. Men för att förstå rymden måste man studera fysik. Man kan studera teoretisk fysik där man använder matematik för att förklara samband mellan materia och energi. Men experimentell fysik använder sig av verktyg för att närmare studera detta såsom lasrar och teleskop. För att förstå det vi ser och hittar inom astronomi så använder vi oss av fysiken för att förklara dessa samband.

Om man bortser från den experimentella fysiken och bara kollar på astronomin så är inte experiment lika lättillgängliga eftersom det vi studerar är så långt bort. Men vi har exempel på när vi kunnat det. Astronaut David Scott utförde ett experiment på månen där han testade gravitationen.

Om vi vill experimentera med större saker i rymden, t.ex. hypotesen att stjärnor kommer från komprimerade moln av väte kan vi inte återskapa det i verkliga livet då denna process tar miljarders år. Istället kan vi använda oss av kvasiexperiment.

Vi observerar istället olika moln av väte m.m. och samlar statistik som sedan kan stödja vår hypotes. Trots att det inte är ett experiment som vi kan tänka oss, t.ex. kemiska reaktioner i ett labb, är det fortfarande experimentell vetenskap.