AST1010 Flashcards
Nevn to grunner til at store teleskoper bruker speil i stedet for linser til å samle lys.
En vanlig linse fokuserer ikke lys med ulik bølgelengde likt. Dette fører til såkalte fargefeil, og bildet linsen danner blir uskarpt. Det kan korrigeres for dette ved å sette sammen flere linser, men skal man lage store teleskop blir dette komplisert. Speil reflekterer alle bølgelengder likt, og har derfor ikke dette problemet. Når man lager et speil er det dessuten bare en flate som må slipes nøyaktig, i en linse er det alltid minst to. Kvalitetskravet til materialet som brukes blir også lavere i speil, da strålingen ikke skal passere gjennom materialet.
Forklar hvorfor vi har flo og fjære (tidevann), og hvorfor de inntreffer to ganger i døgnet.
Tidevann oppstår fordi månens (og solas) tyngdekraft varierer med avstanden. Månen trekker derfor mer på den siden av jorda som er nærmest enn den som trekker på sentrum av jorda, og enda mer enn på den siden som vender vekk. Dette fører til at vi får en tidevannstopp på hver side av jorda. Fordi jorda roterer, vil et gitt punkt på jordas overflate være vendt mot månen en gang i løpet av ett døgn, og det vil også være vendt vekk fra månen en gang i løpet av et døgn. Derfor har vi to tidevannstopper i løpet av døgnet.
Hvilke to egenskaper ved strålingen til et sort legeme kan man måle for å estimere legemets temperatur?
Man kan måle den dominerende bølgelengden (fargen) og fluksen.
Hva er de to viktigste faktorene som avgjør om en planet klarer å holde på en atmosfære eller ikke?
Styrken til tyngdefeltet og temperaturen er de to viktigste faktorene. Sterkt tyngdefelt gjør det vanskeligere for atomer og molekyler å slippe vekk fra planeten. Høy temperatur betyr høy gjennomsnittlig fart for atomene og molekylene, og det øker sannsynligheten for at de skal slippe vekk.
Forklar årsaken til at vi har årstider på jorden.
Årstidene på Jorda skyldes at rotasjonsaksen heller omtrent 23 grader med normalen til baneplanet. Det fører til at Sola tilbringer kortere tid over horisonten og står lavere på himmelen til bestemte tider av året sammenlignet med hva den gjør til andre tider. At Sola står opp senere og går ned tidligere, fører til at bakken mottar mindre energi i løpet av et døgn. At Sola står lavere på himmelen gjør at energien blir spredt over et større areal. Da er det vinter. Motsatt har vi sommer når Sola er over horisonten lenger og står høyere på himmelen.
Hva er den offisielle definisjonen på en planet? Hva er forskjellen på en planet og en dvergplanet? Kan du nevne (minst) en dvergplanet?
En planet som 1) er i bane rundt solen, 2) har så stor masse at tyngdekraften har gjort den tilnærmet kuleformet (i hydrostatisk likevekt) og 3) har stor nok tyngdekraft til å «dominere» området omkring sin bane om solen slik at den er «renset» for mindre objekter.
En dvergplanet tilfredsstiller de to første av disse kriteriene, men ikke det siste.
Dvergplaneter som er godkjent av IAU: Ceres, Pluto, Haumea, Makemake og Eris.
Hvilke observasjoner/fakta burde en godkjent teori for dannelsen av solsystemet forklare?
Forklare banebevegelser, avstander, planeters og solens spinn. Alder og dannelsesfart. Forskjeller i elementsammensetning mellom terrestriske, gass- og is-planeter. Asteroidebeltet og Kuiperbeltet. Oortsyken og kometer. Månebevegelser rundt sine planeter. Alle planeter ligger (mer eller mindre) i ekliptikken.
Oppgi tre grunner til at det er urealistisk å opprette kolonier på Venus.
1) Gjennomsnittstemperaturen ved overflaten er over 400 grader.
2) Ikke vann i flytende form.
3) Svovelsyreregn som raskt vil ta knekken på både mennesker og utstyr.
Hva er en nøytronstjerne? Hva er typisk masse og radius for en slik? Forklar hvorfor noen nøytralstjerner ser ut til å blinke. Hva kalles de da?
En nøytronstjerne er en av de mulige restene etter en kjernekollapssupernova. Det er en kompakt ball av (i hovedsak) nøytroner. Typisk masse er rundt 1 solmasse og typisk radius er 10-15 kilometer. Nøytronstjernene har sterke magnetfelt. Elektrisk ladde partikler som beveger seg i magnetfeltet vil sende ut synkrotonstråling som blir konsentrert i to stråler langs magnetfeltaksen. Dersom synslinja vår ligger langs magnetfeltaksen til en nøytronstjerne, vil si et glimt hver gang strålen sveiper over synslinja vår, som en fyrlykt. Slike nøytronstjerner kalles pulsarer.
Ved hvilken månefase kan vi få total solformørkelse? Forklar hvorfor ikke får solformørkelse hver gang denne månefasen inntreffer.
Vi kan bare få total solformørkelse ved nymåne. Månebanen heller omtrent 5 grader med jordas bane omkring sola, derfor blir det bare solformørkelse når det nymåne samtidig som månen passerer jordas baneplan (månebanens knuter) slik at sola, månen og jorda står helt på linje. Og selv når sola, månen og jorda står helt på linje kan vi få ringformet solformørkelse i stedet for total. Det er fordi månens avstand varierer, og hvis månene er langt fra jorda er dens størrelse på himmelen mindre enn solas.
Hva er en retrograd bevegelse, og hvordan ble den forklart i det geosentriske verdensbildet?
Retrograd bevegelse har vi når en planet stopper opp, beveger seg motsatt av den normale bevegelsesretninger, for så igjen å snu og bevege seg som vanlig.
I det geosentriske verdensbildet ble dette forklart ved å plassere planeten i en liten sirkelbane, en episykel. Sentrum i episyklen beveget seg i en større sirkelbane, deferenten, om jorda. Da får man retrograd bevegelse når planeten svinger inn i den delen av episyklen som er nærmest jorda.
Stjerne A og stjerne B har begge 100 ganger solas luminositet. A har overflatetemperatur 4000 K, mens Bs overflatetemperatur er 15 000 K. Hvilken av de to stjernene er en hovedseriestjerne, og hvilken er en rød kjempe?
Røde kjemper har lav overflatetemperatur, men høy luminositet på grunn av stor radius. For hovedseriestjernen øver luminositeten raskt med overflatetemperaturen. Basert på dette er det rimelig å si at A er en rød kjempe, mens B befinner seg på hovedserien.
Vi ser på to stjerner, A og B. Stjerne A har tilsynelatende størrelsesklasse 1 og absolutt størrelsesklasse 5, mens stjerne B har tilsynelatende størrelsesklasse 4 og absolutt størrelsesklasse 1. Hvilken av stjernene befinner seg lengst unna oss?
Alternativt: At stjerne A har tilsynelatende størrelsesklasse 1, mens stjerne B har tilsynelatende størrelsesklasse 4, betyr at A ser klarere ut enn B for oss. At stjerne A har absolutt størrelsesklasse 5, mens stjerne B har absolutt størrelsesklasse 1, betyr at stjerne A i virkeligheten stråler mindre enn stjerne B. At den ser ut for oss til å stråle sterkere må da komme av at den er nærmere oss enn B. Stjerne B er derfor lengst unna.
Hva er gravitasjonsbølger? Nevn én mulig kilde til slike.
Gravitasjonsbølger er bølger i tid og rom. En gravitasjonsbølge får det den treffer til å vekselsvis strekkes ut og presses sammen.
Kollisjoner mellom sorte hull er en mulig kilde. En annen mulig kilde er kollisjoner mellom nøytronstjerner. Gravitasjonsbølger fra begge typer kilder er observert.
I tillegg til formen er det også andre viktige forskjeller mellom spiralgalakser og elliptiske galakser. Nevn to av dem.
Elliptiske galakser inneholder lite gass, nye stjerner dannes ikke, og de har derfor bare gamle stjerner. Spiralgalakser har mye gass i skiva, det dannes nye stjerner, og de har derfor en blanding av gamle og unge stjerner. Elliptiske galakser varierer i tillegg mye mer i størrelse enn spiralgalakser.
Under ellers like forhold, hvorfor er et teleskop med speildiameter 8 meter bedre enn et med speildiameter 4 meter?
Lysinnsamlende evne og oppløsningsevne blir bedre jo større speildiameteren er.
Hvordan kan vi bruke dopplereffekten til å finne eksoplaneter?
En planet og stjernen dens går i bane rundt et felles massesenter. Dermed vil stjernen få en periodisk endring i hastigheten i forhold til oss. Disse endringene i hastighet kan vi måle med å se på blå-/rødforskyvningen til lyset fra stjernen. (Dette fungerer imidlertid ikke hvis baneplanet ligger på tvers av synslinjen vår – det mest ideelle er hvis synslinjen ligger i baneplanet).
Hvorfor klarer noen planeter å holde på enkelte gasser, men ikke alle?
Ved samme temperatur har de lettere gasspartiklene høyere hastighet enn de tyngre (temperatur er et mål på gjennomsnittlig bevegelsesenergi) derfor er tunge gasser lettere å holde på for planetene.
Hvorfor kan ikke mørk materie og mørk energi være det samme stoffet?
Mørk materie innføres blant annet for å forklare rotasjonskurvene til spiralgalakser, og den har samme tyngdekraft som «vanlig» materie: den er tiltrekkende. Mørk energi trenger vi for å forklare universets akselererende ekspansjon, og den må sette opp frastøtende tyngdekrefter. Mørk materie og mørk energi kan derfor ikke være det samme stoffet.
Hva er drivkraften bak aktive galaksekjerner? Hvorfor tror en at disse var flertallige tidligere i universets historie?
Supermassive sorte hull (1 milliard solmasser) i sentrum av galakser. Lyser på grunn av masseinnfall (ca. en solmasse i året) og dannelse av akresjonsskive. Det var mer masse tilgjengelig tidligere i universets historie, mesteparten av dette har nå falt inn i de store sorte hullene.
- Forklar hvordan sola produserer energi i sitt indre.
Hovedmåten er den såkalte proton-protonkjeden der nettoresultatet er at fire hydrogenkjerner fusjonerer til én heliumkjernen har lavere masse enn de fyre hydrogenkjernene, og masseforskjellen blir konvertert til energi i form av stråling (og nøytrinoer) i henhold til E=mc2.
Hva består horisontproblemet i? Hvordan kan en inflasjonsfase i det tidligere univers løse dette problemet?
Horisontproblemet formuleres ofte ved hjelp av den kosmiske bakgrunnsstrålingen. Denne strålingen begynte å bevege seg fritt gjennom universet da nøytrale atomer ble dannet, omtrent 400 000 år etter at ekspansjonen startet. Vi ser at denne strålingen har samme temperatur (med noen ørsmå variasjoner på noen titusendels kelvin) uansett hvilken retning vi observerer i. Men ingen fysisk vekselvirkning kan formidles med høyere hastigheter enn lysets. Dersom universet startet med ujevn temperatur, var det ikke tid til å etablere samme temperatur i områder som er større enn 400 000 lysår da bakgrunnsstrålingen ble sluppet fri (etter dette har den beveget seg uten noen vekselsvirkninger, så temperaturlikheten kan ikke ha blitt etablert etter dette.) Allikevel ser vi at stråling som kommer fra områder som ligger milliarder av lysår unna hverandre, som derfor aldri har vært i kontakt, har samme temperatur. Hvordan kan dette ha skjedd? Dette er horisontproblemet.
En inflasjonsfase er en kort periode med eksponentiell ekspansjon i det tidlige universet. I løpet av en svært liten brøkdel av et sekund vokste avstander i universet med en faktor på eller mer. Denne voldsomme utvidelsen kan ta et område som var lite nok til at temperaturen hadde rukket å jevne seg ut og blåse det opp nok til at det innen i dag har rukket å bli mye større enn det observerbare univers. Dermed kan vi forklare hvorfor temperaturen til bakgrunnsstrålingen er så jevn.
Hvorfor mener vi at det må finnes mørk materie i Melkeveien
Den synlige massen kan ikke forklare hastigheten til stjerner langt ute fra sentrum. Rotasjonshastigheten skulle avtatt mot kanten av skiven. I stedet holder den seg tilnærmet konstant jo lenger ut i galaksen vi kommer. Dette må skyldes gravitasjonskrefter fra materie vi ikke kan se.
Hvordan dannes en kjernekollapssupernova (supernova type II, Ib eller Ic)?
En stjerne med stor masse (over 8 solmasser) vil produsere tyngre og tyngre stoffer i kjernen, og vil ha skall som brenner lettere stoffer, inntil jern produseres i kjernen. Da vil det ikke kunne dannes energi ved fusjon, og når kjernen når Chandrasekhar-grensemassen imploderer den. Den vil så igjen eksplodere, blant annet på grunn av nøytrinotrykket.
Hva er nymåne og hva er fullmåne? Hvordan står sola og månen i forhold til jorda ved disse to månefasene? Forklar gjerne ved hjelp av en figur.
Det er nymåne når ikke noe av den siden av månen som vender mot jorda er opplyst av sola, mens det er fullmåne når hele den siden som vender mot jorda er opplyst. Ved nymåne står måne mellom jorda og sola, mens ved nymåne står jorda mellom sola og månen.
Forklar hva vi mener med at Mars har retrograd bevegelse. Hvordan ble dette forklart i det geosentriske verdensbildet. Hva er den heliosentriske forklaringen?
Mars har retrograd bevegelse når den (sett fra jorda) ser ut til å stoppe opp i banen sin, for så å bevege seg i motsatt retning en stund, før den igjen snur og fortsetter i opprinnelig retning.
I det geosentriske (ptolemeiske) systemet ble retrograd bevegelse forklart ved at planeten går i en bane (episykel) i rommet som igjen går i bane (deferent) rundt jorda. Når de to bevegelsene ble satt sammen, kunne man få retrograd bevegelse.
I det heliosentriske (kopernikanske) verdensbildet ble retrograd bevegelse forklart med at indre planeter tar igjen ytre planeter, og begge får dermed retrograd bevegelse i forhold til hverandre.
Hva er Dopplereffekten? Forklar hvordan den brukes til å måle stjerners hastigheter relativt til oss.
Dopplereffekten får vi når en lyskilde beveger seg i forhold til oss langs synslinjen. Bølgelengden til en kjent spektrallinje vil bli forskjøvet mot lengre bølgelengder (rødforskyvning) ved bevegelse vekk fra oss, og mot kortere bølgelengder (blåforskyvning) dersom bevegelsen er rettet mot oss. Bevegelse på tvers av synslinjen gir ingen Dopplereffekt. Graden av forskyving er proporsjonal med hastighetskomponenten langs synslinjen. Ved å sammenligne posisjonen til kjente linjer i spektra fra stjerner med posisjon til de samme linjene målt i laboratoriet, kan vi derfor måle stjernenes hastigheter langs synslinjen relativt til oss.
Rundt hvilken planet befinner Io seg?
Jupiter.
Hvilke to området i solsystemet mener vi kometer kommer fra? Hvorfor peker halene til en komet alltid vekk fra solen?
De kortperiodiske kometene kommer hovedsakelig fra Kuiperbeltet, et område som starter like utenfor banen til Neptun. Oortskyen, et kuleformet område med milliarder av stein- og islegemer er hovedkilden til de langperiodiske kometene. Den befinner seg ca. 50 000 AU fra Sola.
Kometer har to typer haler: Ionehale og gass- og støvhale. Ionehalen peker vekk fra Sola på grunn av vekselvirkningen med de elektrisk ladede partiklene i solvinden. Gass- og støvhalen blir bøyd vekk fra Sola på grunn av strålingstrykket i strålingen fra Sola.
Hva er de to viktigste faktorene som avgjør om en planet klarer å holde på en atmosfære eller ikke?
Tyngekraft og temperatur.
Styrken til tyngdefeltet og temperaturen er de to viktigste faktorene. Sterkt tyngdefelt gjør det vanskeligere for atomer og molekyler å slippe vekk fra planeten. Høy temperatur betyr høy gjennomsnittlig fart for atomene og molekylene, og det øker sannsynligheten for at de skal slippe vekk.
Kan en forvente å finne liv på Mars i dag? Hvorfor eller hvorfor ikke? Hvilke andre steder i solsystemet er mulige steder for liv?
Nei, ikke på overflaten: det er ingen tilgang på flytende vann og UV-stråling fra solen kommer uhindret gjennom atmosfæren og vil lett bryte opp komplekse molekyler som liv er avhengig av. Det var flytende vann tidligere i marshistorien, og muligens bedre betingelser for liv. Både Europa (måne til Jupiter) og Enceladus (måne til Saturn) har antakeligvis flytende vann under overflaten og tilgangs til energi (ved tidevannskrefter fra hhv Jupiter og Saturn eller radioaktivitet).
Hvilke forskjellige rester kan en forvente at et fullstendig stjerneliv etterlater seg? Hvilke stjerneegenskap(er) skiller disse?
1) Ingenting (gass sky)
2) Hvit dverg (Opp til 8 solmasser)
3) Nøytronstjerne (Mellom 8 og 25 solmasser)
4) Sort hull (Mer enn 25 solmasser)
Massen på opprinnelige stjernen (eventuelt masseoverføring fra nærliggende nabostjerne) skiller disse. 2 Hvit dverg) = -> Opp til 8 solmasser, 3 Nøytronstjerne) -> mellom 8 og 25 solmasser, 4 sort hull) -> mer enn 25 solmasser. (Massene er ikke presist angitt).
Hvilke fordeler er det med å gjøre astronomiske observasjoner fra satellitter i bane rundt jorda sammenlignet med bakkebaserte observasjoner?
Bortsett fra synlig lys, radiobølger og noe infrarød stråling, blir elektromagnetisk stråling fra himmellegemer stoppet av jordatmosfæren. Vi må derfor opp over jordatmosfæren i satellitt for å observere gammastråling, røntgenstråling, ultrafiolett stråling og en del infrarød- og mikrobølgestråling. Den viktigste fordelen er dermed at vi kan observere hele det elektromagnetiske spektrum. En annen fordel er at vi unngår lysforurensning fra bebyggelse og støy fra atmosfæren.
Hvorfor mener vi at det må finnes mørk energi? Omtrent hvor mye av universets totale energi- og massetetthet utgjør den? Hvorfor kan ikke mørk materie og mørk energi være det samme stoffet?
Vi har observert at universets utvidelse akselerer. Vanlige former for materie og energi (inkludert mørk materie) lager tiltrekkende tyngdekrefter som bidrar til å få utvidelsen til å gå saktere. At utvidelsen tvert imot akselerer kan tolkes som at det finnes en usynlig komponent som lager frastøtende tyngdekrefter, og denne komponenten kalles mørk energi. Observasjoner viser at den må utgjøre omtrent 70% av universets totale masse- og energitetthet. Mørk materie gir, som nevnt, opphav til tiltrekkende tyngdekrefter, og mørk materie og mørk energi kan derfor ikke være det samme stoffet.
Hvordan lyder det kosmologiske prinsipp, og hvorfor er det viktig når astronomer forsøker å lage modeller for universets historie?
Det kosmologiske prinsipp sier at egenskapene til universet, sett i en tilstrekkelig stor skala, er de samme, for alle observatører. Dette prinsippet gjør det mulig å trekke konklusjoner som er gyldige for hele universet basert på observasjoner av den delen av universet som vi kan se. I tillegg gjør prinsippet det enklere å konstruere matematiske modeller for universet.
Du observerer en stjerne og legger merke til at den har et spektrum som skifter regelmessig mellom å være rødforskjøvet og blåforskjøvet. Hva kan dette skyldes? Begrunn svaret.
Regelmessig skifte mellom blå- og rødforskyvning viser at stjerna av og til er på vei mot oss, og av og til er på vei vekk fra oss. Det kan forklares ved at stjerna beveger seg i en sirkel- eller ellipsebane, og det kan for eksempel skyldes at den er i et dobbeltstjernesystem, eller at den har en eksoplanet i bane rundt seg.
Hva er jordens karbondioksidsyklus? Hvordan skiller den seg fra forholdene på Venus og Mars?
CO2 fjernes fra atmosfæren ved opptak i havet, der bindes den til forskjellige karbonatmineralet (enten ved biologiske eller kjemiske prosesser) som legger seg på havbunnen. Havbunnen trekkes ned i mantelen ved hjelp av platetektonikk. CO2 sendes ut i atmosfæren igjen ved vulkanutbrudd. (Det finnes også en biologisk karbonsyklus, med mye kortere tidshorisont). Venus har ikke hav og CO2 befinner seg derfor kun i atmosfæren. Mar har ikke hav og har ikke (lenger?) platetektonikk, det kommer ingen ny CO2 til marsatmosfæren fra planetens indre. Jordens magnetfelt beskytter atmosfæren mot erosjon via solvinden, dette gjelder ikke Mars.
Vi observerer at rotasjonshastigheten til stjerner og gass i spiralgalakser er tilnærmet konstant fra galaksesenteret. Hvorfor er dette et problem? Hva tror vi forklaringen på dette kan være?
Dersom massene til spiralgalaksene var dominert av stjerner og gass, burde rotasjonshastighetene avta langt fra galaksesenteret, siden tyngdekreftene er svakere der. At rotasjonshastigheten er konstant, viser at tyngdefeltet er sterkere enn vi trodde. Den mest populære forklaringen på dette er at massene til galaksene er dominert av bidraget fra en usynlig komponent, den mørke materien.
Planeten Merkur har ca. 4.6 ganger større masse enn Titan (en av Saturns måner). Hvorfor har Titan en tykk atmosfære når Merkur ikke har en stabil atmosfære? Hva er de viktigste faktorene som avgjør om en planet/måne kan ha en atmosfære? Hvorfor klarer noen planeter å holde på enkelte gasser, men ikke andre gasser?
Titan har atmosfære fordi den er kaldere enn Merkur, som er mye nærmere solen.
Massen til månen og planeten, samt temperaturen er de to viktigste faktorene. (Tyngdekraft og temperatur, rett og slett)
Temperatur er et mål på gjennomsnittlig bevegelsesenergi. Tunge gasspartikler har lavere hastighet enn lette partikler ved samme temperatur. Dermed kan de tunge partiklene fanges inn av planeten/månen, mens de lette slipper unna.
Hva er nymåne og hva er fullmåne? Hvordan står sola og månen i forhold til jorda ved disse to månefasene?
Det er nymåne når ikke noe av den siden som månen vender mot jorda er opplyst av sola, og det er fullmåne når hele den siden som vender mot jorda er opplyst. Ved nymåne står månen mellom jorda og sola, mens ved nymåne står jorda mellom sola og månen.
Hva menes med den beboelige sonen omkring en stjerne?
Med den beboelige sonen omkring en stjerne mener vi den sonen der en planet (med passelig atmosfære) vil kunne ha en temperatur som gjør det mulig å ha flytende vann på overflaten.
Hva er mørk energi? Hvorfor tror vi den finnes?
Målinger av standardlyskilder (SN Ia) tyder på at universet ekspanderer med akselererende fart. Må ha energikilde som gir «anti»- gravitasjon. Dette har fått navnet mørk energi. For tiden største komponenten i universets energibudsjett.
Hva er en planetarisk tåke?
En stjerne som ikke er massiv nok til å gjennomgå alle stadiene av fusjon i kjernen opp til jern og ende livet som en kjernekollapssupernova vil, etter at den har forlatt hovedserien, kaste av seg de ytre gasslagene i flere omganger. Denne gassen kalles en planetarisk tåke.
Forklar kort hvorfor vi bruker to ulike koordinatsystemer til å beskrive stjerners og planeters posisjon sett fra jorden, og ikke bare ett.
Det lokale koordinatsystemet er nyttig for å finne objekter på stjernehimmelen der du befinner deg (varierer fra sted til sted).
Det globale koordinatsystemet er et felles referansesystem for astronomer som ikke befinner seg på samme sted.
