Aktiviteter i astronomi - Broman Planetarium
Aktiviteter i astronomi - Broman Planetarium
Aktiviteter i astronomi - Broman Planetarium
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Aktiviteter</strong> i<br />
<strong>astronomi</strong><br />
En handledning för lärare och<br />
föräldrar till vetgiriga barn<br />
Per <strong>Broman</strong><br />
<strong>Broman</strong> <strong>Planetarium</strong> AB
Innehåll<br />
Inför planetariebesöket ...............................................................................................................1<br />
Att titta på stjärnor och planeter .................................................................................................2<br />
Stjärnbilder vi kan se varje stjärnklar kväll ................................................................................4<br />
Höstens stjärnhimmel .................................................................................................................5<br />
Vinterns stjärnhimmel ................................................................................................................7<br />
Vårens stjärnhimmel...................................................................................................................8<br />
Planeterna ...................................................................................................................................9<br />
Grupparbete ............................................................................................................................9<br />
Gör en modell av solsystemet i skalan 1:10 000 000 000 .....................................................9<br />
En skalmodell i skalan 1:85 000 000....................................................................................15<br />
Planeter som går baklänges ..................................................................................................16<br />
Dag och natt, sol och måne.......................................................................................................18<br />
Experiment när vädret är vackert..........................................................................................18<br />
Årstiderna .............................................................................................................................20<br />
Månen ...................................................................................................................................22<br />
Människan i rymden .................................................................................................................27<br />
Stjärnors liv och död, kosmisk ekologi ....................................................................................31
Inför planetariebesöket<br />
Fyrtio minuter i ett planetarium är en ganska kort tid, men ju bättre eleverna är förberedda,<br />
desto mer får de ut av besöket i stjärntältet STARLAB. I det här häftet ges förslag till<br />
aktiviteter som kan göras i klassrummet eller utomhus, och som syftar till att ge eleverna en<br />
bättre förståelse för vårt universum. Häftet vill också förmedla en del basfakta i <strong>astronomi</strong>.<br />
Så här kan du använda häftet och den PDF-fil som ligger till grund för häftet:<br />
Välj ut de fakta och de aktiviteter som är rimliga för just din klass. Detta häftet distribueras<br />
till alla skolor som beställer planetarievisningar av <strong>Broman</strong> <strong>Planetarium</strong> AB från lågstadiet till<br />
gymnasiet. Allt är givetvis inte lämpligt för alla.<br />
Sidorna med bilder kan skrivas ut på OH-blad och användas i undervisningen. Använd helst<br />
en färgskrivare.<br />
Använd häftet till att öka din egen allmänbildning i <strong>astronomi</strong>.<br />
Naturligtvis ger undervisningen inför planetariebesöket upphov till frågor om <strong>astronomi</strong>. Ta<br />
vara på dem under planetariebesöket och använd dem när ni följer upp efter besöket.<br />
Många bilder i häftet är skapade med ett program som heter Starry Night Backyard, och är<br />
skapat av ett företag som heter Space.com Inc. Bilder som man skapar med Starry Night får<br />
lov att användas även kommersiellt (med undantag av de s k Messier-objekten; galaxer,<br />
nebulosor och stjärnhopar, som Space.com fått lov att använda av andra copyrightinnehavare).<br />
Starry Night Backyard är ett billigt men mycket bra och lättanvänt program, som låter<br />
användaren resa i tid och rum nästan hur som helst. Bilden på månen och jorden under en<br />
solförmörkelse är t ex sedd från solens närhet, och föreställer den solförmörkelse som gick<br />
över delar av södra Sverige den 30 juni 1954. Du kan hämta en 14-dagars demoversion av<br />
programmet på www.starrynight.com. Den vägen går det också att köpa programmet, och det<br />
kostar ca 35 USdollar. I priset ingår att man då och då får uppdaterade data om satelliter,<br />
kometer och asteroider över Internet. Programmet har också länkar till framför allt NASAs<br />
material och bilder för undervisning, så här finns närmast oändliga källor till kunskap.<br />
Vem tjänar på astrologi?<br />
Det enkla svaret är: Astrologen. Uppfattningen att människors personligheter och öden kan<br />
utläsas i stjärnorna är inte vetenskaplig. Tvärtom så visar studier att t ex personlighet mera<br />
styrs av slumpens lagar och egen vilja. Skolans uppgift är att förmedla vetenskapligt korrekt<br />
kunskap till eleverna, och där har astrologin ingen plats.<br />
1
Att titta på stjärnor och planeter<br />
Stjärnhimlen ändrar sitt utseende dels under nattens timmar beroende på jordens rotation, dels<br />
under året beroende på jordens bana runt solen. Vi ger några typiska stjärnhimlar för olika<br />
årstider, några timmar efter solens nedgång.<br />
Planeterna går i sina banor runt solen, och därför så förefaller de vandra bland stjärnorna.<br />
Ordet ”planet” betyder just ”irrstjärna”. Framför allt Venus, men också Jupiter och Saturnus<br />
och i någon mån Mars är lätta att se, därför att de är betydligt ljusstarkare än stjärnorna.<br />
Ljusstarkast av dem alla är Venus, och kan synas antingen på västerhimlen efter solnedgången<br />
eller på österhimlen före soluppgången. För att veta var och när man kan se de andra<br />
planeterna kan man ta hjälp av t ex Vanliga Almanackan från Almanacksförlaget, eller, varför<br />
inte, Starry Night.<br />
Man kan observera planeter med kikare, men kikaren bör sitta på ett stativ, eftersom det är<br />
svårt eller omöjligt att hålla en kikare tillräckligt stilla, speciellt om den har hög förstoring.<br />
Med en 25× tubkikare kan man t ex se de fyra största månarna kring Jupiter och Saturnus<br />
ringar. Venus kan se ut som en ”halvmåne” eller en skära, och observeras bäst när det inte är<br />
nermörkt. Månens berg syns också tydligt, speciellt vid halvmåne, då kraterbergen kastar<br />
långa skuggor, som syns bra härifrån då.<br />
En vanlig tubkikare på stativ räcker långt om man vill titta på natthimlen.<br />
Det var förresten just dessa observationer som Galileo gjorde tidigt på 1600-talet, och som<br />
övertygade honom om att jorden inte var universums centrum.<br />
Men en varning, som inte kan upprepas mycket nog: Titta aldrig mot solen genom en<br />
kikare eller ett teleskop! Det leder till omedelbara synskador. I stället finns det speciella<br />
solteleskop, t ex Sunspotter, skapat just för skolbruk.<br />
2
Sunspotter, det säkra solteleskopet för skolbruk<br />
Teleskopet fungerar så att solljuset tas in genom ett objektiv (synligt i bild). Via tre speglar<br />
leds bilden av solen genom ett okular, som projicerar bilden av solen på ett ark papper i botten<br />
av teleskopet.<br />
Över tid kan man se hur solfläckar uppstår, utvecklas och försvinner. Man kan också genom<br />
dagliga observationer följa solfläckarnas vandring över solytan, och kan på så sätt bestämma<br />
solens rotationshastighet.<br />
Solen med solfläckar, de största större än jorden.<br />
Bilden tagen i Sunspotter.<br />
Sunspotter tillverkas av Learning Technologies INC, samma företag som gör stjärntältet<br />
STARLAB. Sunspotter säljs i Norden av <strong>Broman</strong> <strong>Planetarium</strong> AB.<br />
3
Stjärnbilder vi kan se varje stjärnklar kväll<br />
Karlavagnen känner de flesta igen. Den står på höstkvällar i nordväst, på vintern i nordöst och<br />
på våren nästan rakt upp (i zenit). Karlavagnen utgör en del av stjärnbilden Stora Björnen.<br />
Om man tänker sig en linje genom de två främsta stjärnorna i Karlavagnen, så visar den på<br />
Polstjärnan. Polstjärnan är”svansspetsstjärna” i Lilla Björn. Den råkar dessutom befinna sig<br />
rakt ovanför jordens nordpol, varför den alltid tycks stå på samma plats på himlen, och alltid<br />
rakt i norr. Polstjärnan är däremot inte den ljusstarkaste stjärnan.<br />
Om man tänker sig linjen från Karlavagnen genom Polstjärnan och ungefär lika lång bit till,<br />
så finner man en stjärnbild vars fem starkaste stjärnor bildar ett ”W”. Det är Kassiopeia, som<br />
fått sitt namn efter en etiopisk sagodrottning.<br />
4
Höstens stjärnhimmel<br />
Höstens stjärnhimmel håller sig tämligen konstant timmarna efter solnedgången från augusti<br />
till december. I söder dominerar Hösttriangeln eller Sommartriangeln.<br />
De tre stjärnorna som utgör Hösttriangeln är Deneb i Svanen, Vega i Lyran och Altair i<br />
Örnens stjärnbild.<br />
I öster finns några stjärnbilder, som är lätta att känna igen. Vi har redan nämnt Cassiopeia.<br />
5
Cepheus har sitt namn efter en sagokung från Etiopien. Han var också make till Cassiopeia.<br />
Deras dotter Andromeda har fått ge namn åt en stjärnbild. På ömse sidor om Andromeda finns<br />
Perseus, sagoprins och oäkta barn till Zeus, och Pegasus, den flygande hästen.<br />
Just dessa stjärnbilder ingår i en grekisk saga, som finns återberättad i Hjältar och monster på<br />
himlavalvet, första boken, av Maj Samzelius. I samma bok finns Orionsagan, som behandlar<br />
vinterns stjärnbilder. Bra högläsningsbok!<br />
I stjärnbilden Andromeda finns den s k Andromedagalaxen, den närmaste stora spiralgalaxen<br />
utanför Vintergatan. Avståndet till Andromedagalaxen är ca 2 000 000 ljusår.<br />
Andromedagalaxen går att se med blottas ögat, om man vet var man ska titta, och om det är<br />
en tillräckligt stjärnklar natt och inga andra störande ljus. Den ser ut som en svagt lysande<br />
”bomullstuss”.<br />
6
Vinterns stjärnhimmel<br />
Från januari till en bit in i mars domineras stjärnhimlen i söder av Orion, jätten och jägaren.<br />
”Orions bälte” eller ”De tre vise männen” är stjärnor som de flesta känner igen. I ”Orions<br />
svärd” finns Orionnebulosan, en stor nebulosa av gas och stoft, där nya stjärnor just nu håller<br />
på att ”födas”.<br />
Följer man Orions bälte nedåt åt vänster, så finner man Sirius i Stora Hunden. Det är den<br />
ljusstarkaste stjärnan på natthimlen, en gulvit stjärna som finns åtta ljusår härifrån.<br />
Följer man Orions bälte åt andra hållet, så finner vi först Oxen och strax bakom Plejaderna.<br />
Oxens huvud ser ut lite som ett ”V”. Den ljusstarkaste stjärnan heter Aldebaran, vilket betyder<br />
Oxens öga. Plejaderna är en öppen stjärnhop, en syskonskara av stjärnor som bildats en gång<br />
för så där en miljard år sedan i en gemensam nebulosa. Plejaderna är ett bra objekt att titta på<br />
med kikare. Även Oxens huvud är spännande att titta på med kikare, eftersom det också är en<br />
öppen stjärnhop, Hyaderna. Den vita stjärnan bredvid Oxens huvud är Saturnus, som stod där<br />
i januari 2002.<br />
Nära Oxens ena horn finns Krabbnebulosan, rester efter en supernova som lyste upp för nära<br />
1000 år sedan. En supernova är en stor och tung stjärna som just har exploderat.<br />
7
Vårens stjärnhimmel<br />
I April, innan nätterna börjar bli för ljusa för att titta på stjärnor, finns Lejonet högt på himlen<br />
i söder. Den syns strax nedanför Karlavagnen.<br />
Följer man den båge som handtaget i Karlavagnen utgör, så finner man en starkt lysande<br />
stjärna, Arcturus i Björnvaktaren. Samma båge visar också Spica i Jungfrun, en tydligt blå,<br />
stor och het stjärna.<br />
8
Planeterna<br />
Grupparbete<br />
Låt eleverna leta fram fakta om planeterna, en grupp för varje planet. Eleverna kan börja med<br />
att fundera på vilka fakta om planeten som är viktiga, som storlek, uppgifter om atmosfär,<br />
ytan, ungefärlig temperatur på ytan, tillgång till vatten, något om planetens eventuella månar<br />
etc.<br />
Antag att planeten hyser intelligent liv. Hur skulle en planetinvånare kunna se ut, för att<br />
han/hon skulle kunna leva och må bra i de betingelser som är på den planeten?<br />
Har ni tillgång till Internet i klassrummet? NASA har publicerat mängder med bra<br />
planetbilder. Med hjälp av en sökmotor som AltaVista går det lätt att finna mycket av detta<br />
material. (Använd t ex ”+nasa +image” som sökord.)<br />
Gör en modell av solsystemet i skalan<br />
1:10 000 000 000<br />
I universum är avstånden så enorma, att de närmast blir ogripbart stora tal. En bild på<br />
solsystemets planeter och planetbanor måste med nödvändighet bli missvisande; planeterna<br />
blir för stora och avstånden mellan planetbanorna blir för små. För att få en bild med korrekta<br />
proportioner behöver man arbeta med modeller av solsystemet.<br />
I skalan 1:10 miljarder blir planeterna små, så små att man inte kan se några detaljer på dem.<br />
De minsta planeterna kan man skapa genom att måla en liten liten punkt av vit täckfärg på<br />
svart kartong. De större planeterna kan man t ex göra av lera eller plastelina och sedan<br />
montera dem på svart kartong (för att göra dem hanterbara). Sedan får elever stega ut<br />
avstånden från solen. Har ni tillgång till kikare eller teleskop, så är en bra övning att<br />
undersöka vilka av planetmodellerna som man kan se från ”jorden”.<br />
Hur kan man stega 590 meter med hygglig noggrannhet? Det motsvarar avståndet mellan<br />
solen och Pluto. Så här kan man göra: Mät upp tio meter på skolgården, och låt barnen stega<br />
denna sträcka. Sen får de räkna ut hur många steg de ska stega.<br />
Observera att bilderna av planeterna i det följande inte är skalenliga.<br />
9
Solen<br />
Storlek 14 cm.<br />
Solen är lite besvärlig att observera, eftersom den kan skada ögonen. Titta aldrig direkt mot<br />
solen, och rikta aldrig en kikare mot solen. Vill man göra solobservationer, så behövs ett<br />
speciellt solteleskop, som ger en projicerad bild av solen. Bilden visar solen med solfläckar,<br />
en del större än jorden.<br />
Bilden är tagen med en digitalkamera i solteleskopet Sunspotter.<br />
Merkurius<br />
Diameter 0,5 mm. Avstånd från solen 6 meter. Punkten till höger om bilden ger en<br />
uppfattning om planetens storlek i vår skala.<br />
Merkurius kan ses med blotta ögat, men är svår att observera ”på riktigt”, därför att den finns<br />
så nära solen, och för att den är så liten. Denna bild är skapad i Starry Night, och föreställer<br />
Merkurius sedd från solen.<br />
10<br />
.
Venus<br />
Diameter 1,2 mm. Avstånd från solen 11 meter. Punkten till höger om bilden ger en<br />
uppfattning planetens storlek i vår skala.<br />
Venus är efter solen och månen det ljusstarkaste objektet på vår himmel. På grund av att<br />
Venus bana ligger närmare solen än jordens, så kan Venus ses antingen på kvällen timmarna<br />
efter solnedgången eller på morgonen timmarna före soluppgången. Bilden är skapad i Starry<br />
Night, och visar hur Venus kan se ut i ett teleskop från jorden.<br />
Venus yta är helt täckt av moln, men ytan är kartlagd med hjälp av rymdsonder. NASA har<br />
publicerat bra bilder från Venus yta på Internet.<br />
Jorden<br />
Diameter 1,3 mm. Avstånd från solen 15 meter. I denna skala skulle månen ha en diameter av<br />
0,4 mm, ”.”, och avståndet mellan ”jorden” och ”månen” är 4 cm. Detta motsvarar i vår skala<br />
den längsta bemannade rymdresa som hittills har gjorts.<br />
Bilden är skapad i Starry Night, och visar jorden som den skulle kunna se ut från månen.<br />
I planetariet får jag ofta frågan ”Var finns jorden?”. Frågan grundar sig på bilder som barnen<br />
sett av jorden sedd från rymden, och fått uppfattningen om två jordar, en som vi bor på, och<br />
en i rymden.<br />
11<br />
.<br />
.
Mars<br />
Diameter 0,7 mm. Avstånd från solen 23 meter.<br />
Mars är den planet som det är möjligt och rimligt att göra bemannade resor till, och mycket<br />
forskning pågår inför en sådan resa. En svårighet inser vi, om vi betänker att månen (4 cm<br />
från jorden i vår skala) är den plats längst bort som besökts av människor. Det kortaste<br />
avståndet till Mars från jorden i vår skala är 8 meter, en tvåhundra gånger så lång resa.<br />
Mars är en kall och torr planet, men senare tids forskning tyder på att det kan finnas vatten på<br />
Mars i frusen form under planetens yta. Det finns också flodbäddar på Mars, som visar att det<br />
har funnits vatten i flytande form där. Mars högsta berg, Olympus Mons, är ca 24 000 meter<br />
högt, och är en utslocknad vulkan. I dag förekommer ingen vulkanism på Mars.<br />
Jupiter<br />
Diameter 14,2 mm. Avstånd från solen 78 meter.<br />
Jupiter är den största planeten i vårt solsystem. Planeten saknar fast planetyta, och är en s k<br />
gasplanet. Jupiter är randad av stormar som ständigt blåser i den övre atmosfären. ”Röda<br />
12<br />
.
fläcken” är ett oväder, en virvelstorm större än hela jorden, som redan blåst i flera hundra år,<br />
och som kommer att blåsa i flera hundra år till.<br />
Från jorden är Jupiter den näst ljusstarkaste planeten och är därför lätt observerbar. I kikare<br />
med stativ kan man se de fyra största månarna. Den innersta, Io, är en måne med vulkaner.<br />
Månen Europa är helt täckt av en isskorpa. Kan hända finns det oceaner i flytande form under<br />
isen. Jupiter har över trettio kända månar, många mycket små. Ett tiotal månar upptäcktes så<br />
sent som år 2002.<br />
Mellan Nars och Jupiters banor finns det s k asteroidbältet. ett bälte med mycket små<br />
planetliknande objekt. Den största asteroiden, Ceres, skulle i vår skala vara 0,01 mm.<br />
Saturnus<br />
Diameter 12,0 mm ringarna oräknade. Avstånd från solen 140 meter.<br />
Saturnus är liksom Jupiter en gasformad planet, randad av oväder. Ringarna består av sten och<br />
is i banor runt planeten.<br />
Saturnus är lätt att observera. Vårvintern 2003 och 2004 kommer Saturnus att finnas i<br />
stjärnbilden Tvillingarna. Åren närmast därefter syns den i Kräftan och Lejonet. Ringarna<br />
syns i en kikare på stativ. Saturnus har ett trettiotal kända månar, alla för små och för långt<br />
bort för att kunna observeras med amatörteleskop.<br />
Uranus<br />
Diameter 5,3 mm. Avstånd från solen 290 meter.<br />
Uranus tillhör jätteplaneterna, fast den är mycket mindre än Jupiter och Saturnus. Uranus kan<br />
inte ses med blotta ögat, men kan observeras i teleskop. Men det kräver att man är mycket<br />
13
duktig teleskopanvändare eller att man har ett datorstyrt teleskop (t ex Meede 8”<br />
spegelteleskop, som själv håller reda på var intressanta objekt finns på himlen).<br />
Neptunus<br />
Diameter 4,8 mm. Avstånd 450 meter.<br />
Neptunus är den yttersta planet som besökts av en mänsklig rymdsond, Voyager 2 år 1989.<br />
Resan dit tog 12 år, och bilder från Voyager 2 finns bland NASAs bildmaterian på Internet.<br />
Neptunus är den minsta av de gasformiga jätteplaneterna.<br />
Pluto<br />
.<br />
Diameter 0,3 mm. Avstånd 590 m.<br />
På bilden ses Pluto tillsammans med sin måne Charon. Bilden, liksom alla planetbilder, är<br />
konstruerad i Starry Night, men bygger på bilder tagna med Hubble rymdteleskop.<br />
Pluto är den planet som har den mest elliptiska banan. Ibland ligger Plutos bana innanför<br />
Neptunus bana. Plutos bana ligger också snedast i förhållande till Ekliptikan, det plan som<br />
definieras av jordens bana runt solen.<br />
Pluto upptäcktes 1936 som följd av beräkningar på oregelbundenheter i Neptunus bana. När<br />
Pluto väl var upptäckt, så visade det sig dock att Pluto är för liten för att kunna åstadkomma<br />
så stor påverkan på Neptunus. Så för säkerhets skull får man kanske säga att Pluto är den<br />
yttersta kända planeten.<br />
14<br />
.
Den närmaste stjärnan<br />
Stjärnan allra närmast solen är en röd dvärgstjärna, Proxima Centauri, så ljussvag att den inte<br />
ens kan ses med blotta ögat. Den befinner sig i närheten av Alpha Centauri på ett avstånd av<br />
lite knappt fyra ljusår. I vår skala är Proxima Centauris diameter ca 5 cm, ungefär som på<br />
bilden, och avståndet från solen är 400 mil(!). Vi har placerat en modell av stjärnan på<br />
Nationell Institute of Silicon Technology i Islamabad i Pakistan. Låna den gärna!<br />
Den största stjärnan<br />
Det finns två kandidater, Antares i Skorpionen (en stjärna som står mycket nära horisonten,<br />
och bara under sommaren, så egentligen ser vi den aldrig i Sverige) och Betelgeuse (uttalas<br />
Betelschös, och utgör den vänstra axeln från oss sett i Orion). I båda fallen handlar det om<br />
röda s k överjättar, uppsvällda nästan utbrända stjärnor som tidigare varit stora, heta och blå<br />
stjärnor. I vår skala skulle dessa stjärnor vara stora som Stockholmsgloben. I vår skalmodell<br />
är dock globen lite felplacerad. Den borde snarare finnas på månen i stället. Det verkliga<br />
avståndet är ca 430 ljusår.<br />
De minsta stjärnorna<br />
I krabbnebulosan finns resterna efter en stjärna, som en gång exploderade till en supernova.<br />
Den har kollapsat under sin egen tyngd så till den grad att t o m atomerna krossats. Vi talar<br />
om en neutronkärna, och fastän att den är tung som flera solar, så skulle den i vår skala vara<br />
mindre än en tusendels mm. Neutronstjärnor roterar ofta mycket snabbt. Flera av dem ser från<br />
jorden ut att blinka häftigt, och kallas därför för pulsarer. Du kan läsa mer om dessa stjärnor i<br />
kapitlet om kosmologi.<br />
En skalmodell i skalan 1:85 000 000<br />
I den här skalan är jorden en glob med 15 cm diameter, och sådana jordglober brukar finnas i<br />
välsorterade bokaffärer.<br />
I den här skalan är Sverige ungefär två cm lång, och avståndet mellan Göteborg och<br />
Stockholm är ca 5 mm. Den sträckan flyger man på en trekvarts timme, och flygplanet flyger<br />
på en höjd av en tiondedels mm i den här skalan. Jordens högsta berg och djupaste havsgravar<br />
är också ungefär en tiondedels mm, och atmosfärens tjocklek är ungefär en halv mm. Hur stor<br />
är livets utbredning i djupled i den här skalan?<br />
De flesta rymdfärder som människan gör når en höjd av mellan 2 och 3 mm.<br />
Satelliterna som sänder TV-kanaler ligger längre bort: 41 cm från jordytan i denna skala.<br />
Deras banor ligger exakt över ekvatorn, och omloppstiden är exakt ett dygn. Den håller sig<br />
alltid exakt över en viss given plats på ekvatorn. På så sätt kan man ställa in en parabolantenn<br />
en gång för alla, så att den är exakt riktad mot en TV-satellit.<br />
15
Månen i skala 1:85 000 000 är 4,1 cm stor. En golfboll duger bra som modell. Avståndet jordmåne<br />
blir då 4,5 meter.<br />
En sol i den här skalan skulle få en diameter på 16,5 meter placerad 1,8 km från jordgloben.<br />
För att få någon känsla för solens relativa storlek, kan man mäta upp 16,5 meter eller rita upp<br />
en cirkel med 8,25 meters radie på t ex skolgården eller på en tillräckligt stor gräsmatta.<br />
Använd ett 8,25 meter långt snöre med ena ändan i solcirkelns centrum. Använd t ex<br />
trädgårdskalk om solcirkeln ska ritas upp på en gräsmatta. Hur långt är sedan 1,8 km?<br />
Undersök med hjälp av en karta över närområdet.<br />
Skulle resten av solsystemet vara med i denna skalmodell, så skulle Pluto hamna ca fem mil<br />
från solmodellen. Undersök med hjälp av en karta var Pluto lämpligen skulle hamna. Övriga<br />
storlekar och avstånd kan du räkna ut utifrån modellen i skala 1:10 000 000 000. Multiplicera<br />
avstånden med en faktor 120, och storlekarna med 12, för att direkt få storlekar i cm.<br />
Planeter som går baklänges<br />
Alla planeter rör sig i banor moturs runt solen. Observerar vi Jupiter eller Saturnus med ett års<br />
mellanrum, så kan vi notera att planeterna har flyttat sig ett stycke åt väster om vi väljer en<br />
tidpunkt på natten då planeten står något så när åt söder. Men om vi observerar planeterna<br />
under tiden en månad före att planeten står i söder vid midnatt till en månad efter, så kommer<br />
vi att kunna se att planeten i stället rört sig åt öster. Det är förresten under just denna tid som<br />
planeten är lättast att observera, för då står den som högst på himlen.<br />
Hur kommer det sig då att de yttre planeterna verkar ha denna baklängesrörelse eller<br />
retrograda rörelse? Anledningen är att också jorden rör sig i sin bana kring solen. Medan<br />
jorden går ett varv runt solen på ett år, så tar t ex Jupiter nästan 12 år på sig för ett varv runt<br />
solen. Det är inte bara så att Jupiters bana är längre, utan Jupiters absoluta hastighet är mycket<br />
lägre än jordens.<br />
Vi kan undersöka med ett rollspel. Vi behöver en elev som är solen, en elev som är jorden och<br />
en som är Jupiter. Meningen är att jorden och Jupiter ska gå i sina banor runt solen. Ett snöre<br />
på några meter mellan jorden och solen gör det lättare för jorden att gå i en cirkulär bana. Det<br />
är inte lika viktigt att Jupiter gör det. Dessutom behövs en lyktstolpe, trädstam eller liknande,<br />
som får spela rollen av en stjärna, mycket längre bort än Jupiter.<br />
16
Utgångsläget är det här:<br />
Jorden ska kunna observera Jupiter ”framför” stjärnan.<br />
Jorden tar ett kliv framåt i sin bana, samtidigt som Jupiter går ett tomtesteg i sin bana. Jorden<br />
talar sedan om ifall Jupiter finns framför, mitt för eller bakom stjärnan. Jorden tar ett kliv till<br />
och Jupiter ett tomtesteg, och jorden kan göra sin nästa observation osv.<br />
När jorden har gått ett helt varv, så har Jupiter flyttat sig ett stycke framåt, vilket inte hindrar<br />
att jorden kommer att tycka att Jupiter under en del av vandringen befinner sig bakom<br />
stjärnan.<br />
Det går att göra ytterligare en observation i den här övningen. Jorden upplever dag när hon<br />
kan se solen, och natt när hon vänder ryggen åt solen. Dessutom roterar jorden ett varv per<br />
dygn, också det moturs. Undersök först hur eleven Jorden ska stå för att uppleva kväll, natt<br />
respektive morgon. Sedan kan hon undersöka under sin årsvandring när hon är vänd rakt mot<br />
Jupiter, på kvällen, på natten, på morgonen eller på dan. Observationer som eleverna kan göra<br />
i detta modellförsök stämmer med planetobservationer som man kan göra ”på riktigt”. De<br />
yttre planeterna är först observerbara på morgonen. Allteftersom månaderna går kan man först<br />
observera planeterna på natten, senare på kvällen, innan de slutligen ”försvinner bakom<br />
solen”.<br />
Övningen är inte bara ”<strong>astronomi</strong>skt” intressant. Det är också en övning, där eleverna tränar<br />
sin rumsuppfattning, och blir därigenom en övning i geometri.<br />
17
Dag och natt, sol och måne<br />
Experiment när vädret är vackert<br />
En jordglob<br />
Den här jordgloben är placerad så, att södra Sverige något så när ligger i horisontalplanet eller<br />
”högst upp”. Den är också inställd så, att norr i södra Sverige verkligen pekar åt norr.<br />
Jordgloben är alltså orienterad i rymden precis som jorden, och den belyses av solen precis<br />
som den verkliga jorden belyses.<br />
Bilden är tagen på morgonen i augusti-septemberskiftet. Några saker kan man se: Det är dag i<br />
hela Europa, även om det var ganska nyss som dagen grydde i Portugal. I västafrika är det<br />
fortfarande natt. (Fast i verkligheten finns det ett gryningsljus där på grund av att atmosfären<br />
sprider ljuset.) Norra Grönland ligger i dagsljus, och kommer att göra så dygnet runt. Det är<br />
fortfarande nästan en månad kvar till höstdagjämningen. Hur är det med området kring<br />
sydpolen? Var på jorden är det kväll, och var på jorden är det mitt i natten?<br />
En jordglob placerad så här följer med när jorden roterar. Så länge solen skiner kan vi följa<br />
dag och natt, gryning och skymning på olika platser på jorden.<br />
Solur på jordgloben<br />
Man kan göra små solur, som man kan sätta ut på jordgloben. Gör förslagsvis några solur för<br />
vardera 60° nord, 30° nord och 30° syd. Soluren kan fästas på jordgloben med lite häftmassa,<br />
så att de sitter parallellt med ”markytan” där de fästs.<br />
18
Så här tillverkar man soluren:<br />
60° nord 30° nord 30° syd<br />
Skriv ut den här sidan i några exemplar, och klipp ut urtavlorna. Limma upp dem på kartong,<br />
eller ännu hellre cellplastkartong, som man kan köpa i välsorterade rambutiker.<br />
Dessa solur är konstruerade så, att visaren står parallellt med jordaxeln. I alla tre soluren ska<br />
visaren luta mot klockan 12 (alltså nedåt på soluret 30° syd). Vinkeln mot urtavlan ska vara<br />
60° på soluret 60° nord, och 30° på de övriga. Stick in en knappnål som visare mitt i krysset<br />
så att den lutar lagom mycket. Förankra den eventuellt med en droppe epoxylim.<br />
Nu kan man sätta soluren på jordgloben med hjälp av lite häftmassa. Soluren ska placeras på<br />
latitudlinjerna (breddgraderna) så att visaren pekar åt norr på norra halvklotet och åt söder på<br />
södra halvklotet. Intressant är nu att placera solur längs samma longitud (längdgrad) i och<br />
söder om Sverige, ett stycke väster om Sverige och ett stycke öster om Sverige. Vilka solur<br />
kommer att visa samma tid, och vilka solur kommer att visa olika tid? Kan man se på soluren<br />
var det är middagstid innan det är middagstid i Sverige?<br />
Antagligen kommer du att tycka att soluren går ”fel”, åtminstone det svenska. Det kan bero på<br />
tre saker:<br />
Soluret tar inte hänsyn till sommartid, så under sommarhalvåret går soluret en timme fel av<br />
den anledningen.<br />
Längden av ett ”soldygn” varierar lite under året jämfört med ett ”klockdygn”. Effekten beror<br />
dels på att jordens bana är svagt elliptisk, och dels på att jordbanan, ekliptikan, inte är parallell<br />
med ekvatorplanet. Denna effekt beskrivs i den s k tidsekvationen, med vars hjälp man kan<br />
beräkna klocktid utifrån soltid. Skillnaden mellan klocktid och soltid kan som störst vara<br />
uppemot 15 minuter, vilket inträffar i februari och november varje år.<br />
Soltiden beror av var man mäter tiden i öst-västlig riktning. Vår vintertid mäts efter<br />
medelsoltiden på den femtonde meridianen (15° öster om Greenwich). Varje grad öster eller<br />
väster därom påverkar soluret med fyra minuter. Göteborg ligger ungefär på 12° öst, varför ett<br />
solur där går tolv minuter efter av den anledningen.<br />
Gnomon<br />
En gnomon är en stav, en obelisk eller liknande som står precis lodrätt på marken. Det är ett<br />
urtida <strong>astronomi</strong>skt instrument, som t ex kunde användas för att mäta solhöjden. Man vet hur<br />
hög gnomonen är, och genom att mäta skuggan, kan man beräkna hur många grader över<br />
horisonten solen står. Om en gnomon inte ger någon skugga alls när solen skiner, så befinner<br />
sig solen i zenit (rakt upp).<br />
En liten gnomon kan tillverkas av t ex en träplatta med en bit av en blompinne monterad<br />
vinkelrätt mot plattan. Borra ett hål med samma diameter som blompinnen, helst med en<br />
19
pelarborrmaskin, och limma fast blompinnen i hålet. Gnomonen kan sedan fästas på<br />
jordgloben med lite häftmassa.<br />
Man kan använda en gnomon på jordgloben för att leta fram var på jorden solen står i zenit<br />
”just nu”. Man kan också använda en gnomon för att i modell upprepa den grekiska<br />
astronomen och matematikern Eratosthenes försök, då han som den förste människan<br />
bestämde ett något så när korrekt värde på jordens storlek.<br />
Eratosthenes levde på 200-talet före vår tideräknings början i Alexandria (nuvarande<br />
Istanbul), där han verkade i forntidens stora bibliotek, Museion. Vid midsommarsolståndet ett<br />
år befann han sig i Asuan i Egypten. Asuan ligger nästan rakt söder om Alexandria och vid<br />
kräftans vändkrets. Han lade då märke till att solljuset mitt på dagen lyste upp botten i en<br />
lodrätt grävd brunn. Solen stod alltså i zenit. Nästa år använde han en gnomon för att<br />
bestämma solhöjden vid midsommarsolståndet hemma i Alexandria.<br />
Eratosthenes kände avståndet mellan Alexandria och Asuan, S. Han kunde mäta solens vinkel<br />
v mot gnomonen, och han visste att vinkeln o vid jordens medelpunkt mellan Alexandria och<br />
s ⋅ 360<br />
Asuan måste vara lika stor. Den enda beräkningen som nu behöver göras är O = , där<br />
v<br />
O är jordens omkrets.<br />
Så här kan man göra en modell av Eratosthenes försök:<br />
Leta upp den plats på jordgloben där solen står i zenit. Välj en plats på jordgloben rakt norr<br />
därom, och mät avståndet emellan platserna, och placera en gnomon där. Mät så noggrant du<br />
kan solens vinkel mot gnomonen med hjälp av skuggan. Beräkna slutligen jordglobens<br />
omkrets med hjälp av formeln ovan. Kontrollera genom att mäta eller beräkna (om du känner<br />
jordglobens diameter) hela jordglobens omkrets.<br />
Årstiderna<br />
Du har säkert märkt att på sommaren så står solen högt på himlen, och på vintern står solen<br />
lågt. Titta på den här bilden.<br />
20
På vintern träffar en given mängd solstrålar ett större område på marken än motsvarande<br />
mängd solstrålar gör på sommaren. Samma mängd energi ska värma upp ett större område på<br />
vintern. Dessutom är solen inte uppe lika länge på vintern som på sommaren. Därför kan det<br />
inte bli lika varmt på vintern som på sommaren.<br />
De flesta polarexpeditioner till Antarktis görs när vi har vinter, för då är det sommar där.<br />
Jorden går i sin bana runt solen, men i förhållande till resten av rymden är jordens orientering<br />
hela tiden densamma. Vi brukar lite ogegentligt säga att jordaxeln ”pekar mot” polstjärnan.<br />
(Det finns ingen konkret jordaxel, och den pekar definitivt inte!) Så här kan vi göra ett<br />
modellförsök med årstiderna:<br />
Placera en lampa med en naken glödlampa mitt i rummet. En OH-projektor som man<br />
efterhand vrider på fungerar också, kanske till och med lite bättre. Den ska fungera som sol i<br />
det här experimentet. Placera en jordglob på samma höjd som lampan, med foten parallell<br />
med golvet, och så att nordpolen vetter in mot ”solen”. Vrid jorden i stativet så att Sverige<br />
vetter mot solen. Nu kan man undersöka t ex med hjälp av en blompinne eller liknande<br />
vinkeln som det infallande ljuset har mot Sverige. Undersök samma sak, fast på andra platser<br />
på jordgloben, t ex Melbourne i södra Australien. Var på jorden står ”solen” i zenit? Är det<br />
dag på någon av polerna?<br />
Flytta jordgloben ett kvarts varv moturs runt ”solen” (och vrid OH-projektorn om du använder<br />
en sådan). Jordgloben ska vara orienterad på samma sätt i rummet, så att nordpolen inte vetter<br />
mot ”solen”. Gör samma undersökningar med hjälp av blompinnen. Var på jorden står solen<br />
nu i Zenit? Är det dag på någon av polerna?<br />
Flytta jordgloben ett kvarts varv till. Nu ska nordpolen vetta från solen. Hur faller solstrålarna<br />
in mot jorden på olika platser nu? Var någon stans står solen nu i zenit? Är det dag på någon<br />
av polerna?<br />
Nu har vi bara ett kvarts varv till att flytta jordgloben. Vi har simulerat jordens läge under<br />
midsommar, höstdagjämning, midvinter och höstdagjämning.<br />
Årstidsväxlingarna har alltså ingenting med avståndet till solen ätt göra. Det är till och med så<br />
att avståndet till solen är som kortast omkring midvintern, fast skillnaden är så liten, att den<br />
knappast spelar någon roll.<br />
21
Månen<br />
Solen är uppe på dan, och månen på natten, brukar man säga. Men en sån här syn, då man ser<br />
månen som en skära mitt på dan är inte alls ovanlig, om vädret är klart. Bilden har vi skapat<br />
med hjälp av Starry Night. Lägg märke till att den del av månen som man ser är konvex<br />
(buktar ut) mot solen, och på den delen av månen är det dag. Den delen av månen som vi inte<br />
ser, där är det natt. Vi kallar en sån här måne för en nymåne.<br />
När solen har gått ner, så står nymånen någonstans längs den västra horisonten, och går ner<br />
snart efter solen. Allteftersom dagarna går, så ändrar månen utseende, beroende på att månen<br />
går i sin bana runt jorden.<br />
Nymåne och halvmåne, typiska ”kvällsmånar”.<br />
22
När månen är full, så står den och solen mitt emot varandra från jorden sett. Fullmånen går<br />
upp ungefär när solen går ner, och ner ungefär när solen går upp.<br />
När månen går mot nedan, så går den upp över horisonten på österhimlen allt senare på<br />
natten, och kan egentligen bara ses på morgonen. En sådan här måne går ner innan solen går<br />
ner på kvällen.<br />
Ett månvarv är 28 dygn, lika långt som en menstruationscykel. Och det finns de som påstår att<br />
menstruationscykeln skulle styras just av månen. Det finns ingen anledning att detta skulle<br />
vara rimligt. Mensen kan vara försenad utan att månen bromsar upp i sin bana, och om det var<br />
månen som styrde mensen, så borde alla kvinnor få mens samtidigt. Det kan knappast heller<br />
vara fråga om en individuell månstyrning, eftersom kvinnor, som lever tätt tillsammans, har<br />
en tendens att synkronisera sina menstruationscykler.<br />
En modell av månen<br />
Sätt en flörtkula på en blompinne eller liknande som handtag. Låt en OH-projektor eller en<br />
lampa lysa ut i ett i övrigt lite mörklagt rum, helst strax ovanför huvudnivå. Den spelar rollen<br />
av sol. Du själv är en observatör på jorden, och håller ”månen” med rak arm framför dig.<br />
Månen bör också hållas lite ovanför huvudets nivå. Vänd dig först så att du står mot ”solen”,<br />
och vrid dig sedan sakta moturs. Då kan du se, hur en ljus skära visar sig på ”månen”. Skäran<br />
vidgar sig allteftersom du vrider dig, tills dess att du har ”solen” i ryggen. Då ser du en<br />
”fullmåne”. När du vrider dig vidare, så krymper månen till en skära igen, fast åt andra hållet,<br />
för att slutligen försvinna helt, när du på nytt står vänd mot ”solen”.<br />
Månförmörkelse<br />
Om du i försöket ovan råkat hålla månen för långt ner, så att ditt huvud skuggade fullmånen,<br />
så hade du simulerat en månförmörkelse. Månförmörkelse kan det bli om skuggan av jorden<br />
faller på månen. Det kan bara ske i fullmåne, eftersom jorden måste befinna sig mellan solen<br />
och månen, och det brukar inträffa två eller tre gånger om året. Den vanliga allmanackan<br />
upplyser om när.<br />
När jordens kärnskugga glider in över månytan, så ser det lite grand ut som om månen<br />
ändrade fas, men det är en viktig skillnad: Vid t ex halvmåne kan man inte se något av<br />
23
månens nattsida alls. Vid en månförmörkelse lyser den skuggade delen svagt röd. Det är ljus<br />
som spridits av jordens atmosfär som belyser månen med rött ljus.<br />
Månen under en månförmörkelse, skapad i Starry Night<br />
En annan skillnad mellan en partiell månförmörkelse och en halvmåne ser du i en kikare på<br />
stativ eller i ett teleskop. En halvmåne är belyst av solen ”från sidan” i förhållande till din<br />
utkikspunkt. Därför kommer de kratrar som vetter mot dig att ge långa skuggor, och<br />
kraterbergen på månen blir mycket tydliga. I fullmåne kommer ljuset från samma riktning<br />
som du observerar, och månen ser ganska platt ut. Att det pågår månförmörkelse gör ingen<br />
skillnad på det.<br />
Varför blir det då inte månförmörkelse varje gång det är fullmåne? Det beror på att månens<br />
bana ligger lite snett i förhållande till ekliptikan, solens skenbara bana eller jordbaneplanet.<br />
När fullmånen ligger precis i ekliptikan, så blir det månförmörkelse, men om den befinner sig<br />
ovanför eller nedanför, så missar jordens skugga månen.<br />
Månen och tidvattnet<br />
På många håll runt om i världen stiger och sjunker havets nivå två gånger per dygn, ibland<br />
med flera meter. Anledningen till detta är månens gravitation. En tidvattenvåg finns på den<br />
sida av jorden som vetter mot månen, och en på den motsatta sidan av jorden, en effekt av<br />
centrifugalkraft när systemet jord-måne ”dansar” i rymden.<br />
Men det krävs en ocean för att bygga upp en tidvattenvåg. Strax väster om gattet mellan<br />
Danmark och Norge är skillnaden mellan ebb och flod mycket liten, varför vi bara får en<br />
knappt märkbar skillnad i tidvatten på Sveriges västkust. Östersjön är för liten för att ge en<br />
tidvatteneffekt större än kanske någon centimeter. Påståendet, att månen påverkar människor<br />
genom en tidvatteneffekt i kroppen, får betraktas som nonsens.<br />
Men vi har en skillnad mellan högvatten och lågvatten längs våra kuster, speciellt på<br />
västkusten. Men den har andra orsaker. När västliga höststormar ryter, så blåser helt enkelt<br />
vatten in mot kusten, och vattennivån stiger. En riktigt vacker sommardag sjunker vattnet,<br />
ibland upp till någon meter. Då är det högtrycket i luften som spökar, och trycker ner vattnet.<br />
I stället stiger vattennivån någon annan stans, där det råder lågtryck.<br />
24
Solförmörkelse<br />
Det kan hända att en måne i nedan kommer mitt för solen, så att månens skugga vandrar över<br />
jorden. Det blir mörkt, stjärnorna syns på himlen, fåglarna tystnar och man kan se solens yttre<br />
atmosfär eller korona kring den alldeles mörka månen. Bilden här är skapad i Starry Night.<br />
Sist vi hade en total solförmörkelse i Sverige var den 30 juni 1954. Den drog fram över delar<br />
av södra Sverige, och kunde bl a ses på västkusten. Det kommer att dröja mer än 100 år innan<br />
vi får en ny total solförmörkelse i Sverige. Men annars är inte solförmörkelser så ovanliga. De<br />
kan t o m inträffa fler gånger under ett år än månförmörkelser. Det som gör att<br />
solförmörkelser verkar vara så ovanliga är att månens kärnskugga täcker en så liten del av<br />
jordytan.<br />
I bilden nedan ser vi solförmörkelsen i Sverige 1954 i en simulering från solens närhet,<br />
skapad med Starry Night. Du ser månen som passerar framför jorden. Du ser det ganska stora<br />
området med halvskugga, varifrån man kan se en partiell solförmörkelse. I mitten syns<br />
kärnskuggan, det område där förmörkelsen är total. När månen går över jorden, så flyttas<br />
kärnskuggan österut, så man kan säga att solförmörkelsen går över ett band på jorden.<br />
25
Men hur kan då månen, som är så liten, täcka solen som är så stor?<br />
Det beror på att solen ligger mycket längre bort än månen. Ju längre bort ett objekt befinner<br />
sig, desto mindre ser det ut. Jämför med följande experiment, som du kan göra när månen är<br />
full eller nästan full. Håll upp ett pekfinger framför dig, och titta med ett öga. Det är ingen<br />
konst att gömma hela månen bakom fingerspetsen.<br />
Du har kanske sett, att månen, liksom solen, ser väldigt stor ut när den står nära horisonten.<br />
Men detta är faktiskt en synvilla! Det kan du övertyga dig om med samma<br />
pekfingerexperiment.<br />
26
Människan i rymden<br />
Den 4 oktober 1957 togs det första riktiga steget ut i rymden, när Sovjetunionen skickade upp<br />
den första konstgjorda satelliten i en bana runt jorden. Sedan dess har rätt mycket skickats<br />
upp. Faktiskt såpass mycket att kollisionsrisken i rymden inte helt kan negligeras. Bland annat<br />
svävar den första svenska satelliten i sin bana där uppe, en Hasselbladskamera, som en<br />
astronaut råkade tappa under en rymdpromenad.<br />
Sputnik 1 i en fullskalemodell på National Air and Space Museum, Washington D.C.<br />
Bild NASA<br />
Så, vad gör vi egentligen där uppe? En hel del faktiskt. I den här framställningen berättar vi<br />
bara om en bråkdel av allt.<br />
Forskning<br />
Från rymden tittar vi både tillbaks på jorden och ut mot rymden.<br />
Inte minst har man en god utsikt mot vädersystem där utifrån, och allt mer förfinade<br />
vädersatelliter kombinerat med allt snabbare datorer för beräkningar ger oss allt säkrare<br />
väderprognoser. Från rymden kan man ta bilder på jordytan med en upplösning ner till någon<br />
meter, så det är svårt att t ex bygga vapenfabriker eller göra stora truppförflyttningar i smyg.<br />
Hubble-teleskopet är en satellit i form av ett stort spegelteleskop. Ett problem med teleskop på<br />
jorden är jordens atmosfär, som alltid gör bilder lite suddiga. Med ett teleskop i rymden går<br />
det att få bilder med en helt annan skärpa. Vår kunskap om hur nya stjärnor bildas, vad som<br />
27
händer när stjärnor dör, hur det ser ut kring svarta hål etc ökar mycket snabbt tack vare<br />
Hubble-teleskopet.<br />
En ritning på Hubble rymdteleskop. Bild NASA.<br />
Mycket av det vi sett tack vare Hubble-teleskopet finns tillgängligt på Internet, t ex<br />
hubble.nasa.gov/image-gallery.<br />
I en bana runt jorden får man en alldeles unik miljö. Dels tyngdlösheten, dels ett vakuum som<br />
inte ens går att skapa i ett jordiskt laboratorium. I den miljön kan man forska kring<br />
materialuppbyggnad, hur man kan framställa nya, specialiserade mediciner mm. Både<br />
rymdfärjor och den nya internationella rymdstationen ISS fungerar som laboratorier i denna<br />
miljö.<br />
ISS, som den kommer att se ut när den är helt utbyggd. Bild NASA.<br />
Vingarna du ser på bilden är solpaneler, som förser ISS med elektricitet.<br />
28
ISS kommer att spela en viktig roll också när mänskligheten gör den första bemannade resan<br />
till Mars. Resan kommer att utgå från ISS. Bland annat behöver man ha med sig en raket på<br />
resan, för att kunna resa tillbaks till jorden igen.<br />
Kommunikation<br />
Tittar du på några andra TV-kanaler än TV1, TV2 och TV4? Då tittar du också på TV från<br />
rymden. Det finns ett antal s k geostationära satelliter vid himmelsekvatorn, satelliter på ett<br />
lagom avstånd från jorden, för att deras omloppsbana runt jorden ska vara exakt ett dygn. De<br />
flesta TV-utsändningarna i världen görs via satellit, och går att ta emot med en enkel<br />
parabolantenn.<br />
I Tanum i Bohuslän ser man från Europaväg 6 några mycket stora parabolantenner. De ingår i<br />
världens telefonnät. Telefonsamtal mellan kontinenter går nu alltid via rymden.<br />
Reportrar på uppdrag på svårtillgängliga platser, t ex krigets Afganistan, har numera med sig<br />
satellittelefoner. Det är en telefon som står i direkt förbindelse med en satellit, och det finns<br />
inga hinder i form av dålig täckning med satellittelefon, som man kan ha med en vanlig<br />
mobiltelefon.<br />
Navigation<br />
GPS heter ett system av satelliter som används för navigering (Geo Positioning System). Har<br />
man en GPS-mottagare, så kan den visa tämligen exakt var man är. Användningsområdena är<br />
många:<br />
Flygplan och fartyg navigerar numera med hjälp av GPS.<br />
Det finns bilnavigeringssystem, där GPS-mottagaren samarbetar med en elektronisk karta,<br />
och en artificiell röst talar om för dig hur du ska köra för att hitta rätt.<br />
En handhållen GPS-mottagare kan användas t o m på bärplockningsturen i okända skogar.<br />
Den kan hålla reda på var du ställde bilen, så du behöver inte bekymra dig för att gå vilse.<br />
GPS-mottagaren visar dig riktningen.<br />
GPS har också en militär användning. Precis som flygplan, båtar och bilar navigerar med<br />
GPS, så kan bomber och robotar styras med mycket hög precision mot sina mål. Det är det<br />
som kallas för kirurgisk krigföring.<br />
GPS ägs av USA, men EU liksom en del andra länder planerar för egna system av satelliter<br />
för navigation. Det kommer att ge möjlighet till ännu noggrannare positionsbestämning än<br />
den gräns på ca 15 meter som GPS tillåter vid civil användning.<br />
Vår kosmiska bakgård<br />
Rymdsonder har skickats iväg lite varstans i vårt solsystem för att ta närbilder och utföra<br />
mätningar av allehanda slag.<br />
En av de mest kända är Voyager 2, som skickades iväg från jorden 1977. Voyager har besökt<br />
Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus, dit den nådde efter tolv år i rymden. Voyager har<br />
betytt mycket för vår moderna kunskap om våra kosmiska grannar, och när detta skrivs, så har<br />
man fortfarande kontakt med den. Den närmar sig de yttre gränserna för solsystemet, och<br />
kommer att fortsätta sin resa oändligt i den interstellära rymden. Man räknar med att ha<br />
kontakt med Voyager 2 i ytterligare några år, och fortfarande tar man emot viktiga data<br />
därifrån.<br />
Venus’ yta är helt skymd av moln, men genom att lägga en satellit i bana runt Venus, så har<br />
man kunnat göra venuskartor med hjälp av radar. Mars är troligen den himlakropp som<br />
snarast kommer att få besök av människor, och förberedelser förekommer. Både i form av<br />
29
satelliter kring Mars och rymdsonder som har landat på mars. Bland annat har man skickat dit<br />
en radiostyrd bil, som är utrustad med kameror och annan mätutrustning och utrustning för<br />
provtagning.<br />
Det finns hur mycket bildmaterial som helst, och även mycket att läsa på de många NASAsidor<br />
som finns. Använd en sökmotor på Internet, och sök på t ex ”+mars +image” så hittar du<br />
strax massor med material.<br />
30
Stjärnors liv och död, kosmisk ekologi<br />
Vår sol är en stjärna bland ett par hundra miljarder stjärnor som finns i en stor spiralgalax,<br />
som vi kallar Vintergatan. Vintergatan är en av åtminstone tiotals miljarder galaxer, som<br />
tillsammans utgör vårt universum.<br />
Spiralgalax, M51. Bild NASA. Bilden är tagen med Hubble Rymdteleskop<br />
Om den här bilden hade föreställt Vintergatan, så visar den rosa ringen ungefär vårt<br />
solsystems läge i galaxen. Den rosa ringen visar också det ungefärliga område i galaxen som<br />
vi ser som stjärnor. Ett något större del av galaxen syns som ett ljust band över himlen.<br />
Hur stjärnor lyser<br />
Stjärnor består till största delen av vätgas. En vätgasatom har en proton och en elektron. I<br />
stjärnans inre, där trycket är högt och temperaturen extremt hög, sker en kärnreaktion. Av fyra<br />
väteatomer bildas en heliumatom, som består av två protoner, två neutroner och två<br />
elektroner. Men om man jämför vikten (massan) av en heliumatom med fyra väteatomer, så<br />
väger de fyra väteatomerna lite mer.<br />
2<br />
Einsteins berömda ekvation E = m ⋅ c säger att massa kan omvandlas till energi. Och det blir<br />
mycket energi; massan gånger ljushastigheten i kvadrat. Ljushastigheten är ett stort tal,<br />
300 000 000 m/s. Det är enorma mängder energi som frigörs i ”vätebomben” i stjärnans inre,<br />
och som får hela stjärnan att stråla ut både ljus och värme (och mycket annat också för den<br />
delen).<br />
31
Men den här kärnreaktionen kan inte pågå i evighet. Vår sol har lyst i ca fem miljarder år, och<br />
kommer att lysa lika länge till. Solen är en ”medelvarm” gul stjärna. Stora och tunga stjärnor<br />
brinner häftigt, men kort. De lyser med ett blått ljus, och kan vara utbrända redan efter några<br />
miljoner år. Små, röda stjärnor lever däremot mycket länge. Det finns ingen röd dvärgstjärna i<br />
vårt ca 15 miljarder år gamla universum som ens närmar sig sin egen ålderdom och död.<br />
Stjärnors död<br />
När vätgasreaktionen i solen så småningom avtar, så kommer solen att så sakteliga kollapsa<br />
under sin egen tyngd. Men det betyder faktiskt att lägesenergi övergår i värme, så att solens<br />
inre blir ännu hetare, och trycket ännu högre. Värmestrålningen kommer att få solens yttre<br />
delar att växa ut till en röd jättestjärna, sval på ytan, men stor. Antagligen kommer jorden att<br />
sväljas av solen.<br />
I det heta inre av solen kommer nya kärnreaktioner igång, och tyngre grundämnen bildas, som<br />
syre, kväve och kol. Nödvändiga ämnen för liv. Grundämnen upp till järn kan bildas under en<br />
stjärnas åldrande livstid.<br />
Solens död blir ganska odramatisk. De yttre delarna av solen försvinner ut i rymden som en s<br />
k planetarisk nebulosa, medan de inre delarna först syns som en vit dvärgstjärna, och som så<br />
småningom, efter många miljarder år, svalnar och slocknar.<br />
Tyngre stjärnor får däremot en mycket mer dramatisk död. När kärnreaktionerna i stjärnans<br />
inre upphör, så finns det ingenting som står emot stjärnans egen gravitation. Det inre av<br />
stjärnan krymper ihop allt mer. De går in i ett så ostabilt läge, att hela stjärnan plötsligt<br />
exploderar. Vi får en supernova.<br />
En atom består mest av tomrum. Atomkärnan, som består av protoner och neutroner, är bara<br />
en liten, liten del av hela atomen. Nästan hela atomens volym upptas av de mycket tunga<br />
elektronmolnen. Men när en tung stjärna kollapsar, så gör den det ordentligt. Elektronmolnen<br />
i atomerna orkar inte hålla emot, utan även atomerna kollapsar. Den här kollapsen går fort,<br />
och det är rekylen från den som orsakar supernovaexplotionen. De små, men oerhört<br />
komprimerade stjärnorna som blir kvar kallas för neutronstjärnor.<br />
Stjärnan Betelgeuse i Orion är en röd superjätte, som nu närmar sig det instabila stadiet då den<br />
kommer att detonera i en supernova. Det kan ske när som helst, under de närmaste 100 000<br />
åren. Även Aries i Skorpionen står på gravens rand på detta sätt.<br />
Vid explosionen kastas mycket av de grundämnen som formats i stjärnan under dess livstid ut<br />
i rymden. Då bildas också de tyngre grundämnena, silver, guld, uran m fl, och kastas även de<br />
ut i rymden.<br />
År 1054 noterade kinesiska astronomer en stjärna i Oxens stjärnbild, som under några veckor<br />
lyste så starkt att den t o m syntes på dagen. Det var en supernova, och resterna efter den<br />
kallas Krabbnebulosan.<br />
32
Det inre av Krabbnebulosan tagen med Hubble-teleskopet. Bild NASA.<br />
En krympande stjärna roterar allt snabbare. Rent fysikaliskt beror det på att rörelsemängden är<br />
konstant. Jämför med en skridskoprinsessa som gör en piruett. Hon drar in armarna och det<br />
fria benet mot kroppen, och hennes rotationshastighet ökar. Sen sträcker hon ut armar och ben<br />
för att bromsa upp rotationen.<br />
En neutronstjärna har ofta ett mycket starkt magnetfält, som gör att strålning och ljus styrs ut<br />
från stjärnan i huvudsak åt bara två håll. Om stjärnan roterar så i förhållande till oss, att vi kan<br />
se strålningsriktningen, så kommer stjärnan att förefalla blinka som en fyr. Fast snabbare. Den<br />
kan rotera flera varv i sekunden. Ofta kallas därför neutronstjärnor stjärnor för pulsarer.<br />
Gravitationen på en krympande stjärnas yta ökar. En stjärnas gravitationen beror på mängden<br />
massa i stjärnan, och den är konstant även när stjärnan kollapsar. Men gravitationen ökar med<br />
minskat avstånd till stjärnans masscentrum.<br />
Einstein kom i sin relativitetsteori från 1905 fram till att gravitation kröker ljusstrålar. Detta<br />
verifierades experimentellt under en solförmörkelse 1919, då man kunde observera en stjärna<br />
nära solen, som egentligen borde vara skymd bakom solen. Och ju starkare gravitation, desto<br />
mer kröks ljusstrålarna. Till slut kan ljuset från en tillräckligt stor kollapsande stjärna krökas<br />
så mycket att det inte lyckas ta sig där ifrån. Stjärnan utvecklas till ett svart hål.<br />
Nya stjärnor blir till<br />
En anledning till att vi inte kan se hela vintergatan ens med optiska teleskop är att gigantiska<br />
nebulosor med i huvudsak vätgas skymmer sikten för oss. Vätgas, som kan ingå i bildandet av<br />
nya stjärnor. Men stjärnor kan inte bildas av enbart vätgas. Andra grundämnen behövs.<br />
Stjärnstoft som kastas ut från en supernova innehåller alla något så när stabila grundämnen.<br />
Resterna från supernovan når kanske så småningom en vätgasnebulosa. Mer materia i<br />
nebulosan betyder mer gravitation, och delar av nebulosan börjar dra ihop sig. Stjärnor börjar<br />
formas.<br />
Vårt solsystem kom till ur ett ganska platt moln av vätgas och stjärnstoft. Molnets centrum<br />
packade sig samman till solen, och materieansamlingar däromkring kondenserades till<br />
planeter. Efter några miljoner år hade solen tätnat så mycket att dess temperatur blev mycket<br />
hög. Vi har en kombination av värme på grund av minskad lägesenergi och ett alltmer ökat<br />
tryck som till slut satte igång kärnreaktionen i solens inre. Även området där de inre<br />
planeterna skulle komma att bildas värmdes upp. Och värme är atomrörelse. Ju varmare, desto<br />
33
snabbare rör sig atomerna. Till slut så fort att de lättaste ämnenas atomer ”kokade bort”. Kvar<br />
blev i huvudsak de ämnen som formats i tidigare generationers stjärnor och supernovor och<br />
det är ur detta material som de inre planeterna har formats.<br />
Processen kan studeras i dag. I den stora Orionnebulosan pågår stjärnbildning som bäst, och<br />
mycket forskning är riktad mot den nebulosan.<br />
Orionnebulosan. Bild European South Observatory, ESO.<br />
Nya stjärnor bildas i ”syskongrupper”, som ”håller ihop” i öppna stjärnhopar så länge<br />
stjärnorna är relativt unga. Stjärnhopen Plejaderna i Oxens stjärnbild är den tydligaste<br />
stjärnhopen på vår natthimmel. Bilder tagna med lång exponeringstid visar att rester av<br />
nebulosan som Plejaderna formades i ännu finns kvar.<br />
34
Plejaderna. Bild Usenet.<br />
Liv i universum<br />
Det faktum att liv finns här på jorden är ett bevis så gott som något att liv finns i vårt<br />
universum. Stjärnor som liknar solen är vanliga. Bara i vintergatan finns det miljardtals.<br />
Senare tids forskning har visat att förekomsten av planeter verkar vara så stor som man har<br />
anledning att anta. Vi känner till över hundra planeter kring andra stjärnor, fast ännu så länge<br />
kan vi bara detektera stora planeter. Vi vet också att organiska föreningar som kan utvecklas<br />
till liv finns där ute. Vi har kunnat mäta på dem bl a i Orionnebulosan. Det finns all anledning<br />
att tro att liv i universum är ganska vanligt förekommande.<br />
Men förekomsten av intelligent liv bortom jorden är en annan fråga. Livet på jorden har tagit<br />
lång tid på sig att utvecklas. Livet som sådant förefaller vara mer än tre miljarder år gammalt.<br />
Men det verkar ha tagit två miljarder år för livet att utvecklas från de enklaste livsformerna till<br />
encelliga organismer med cellkärna.<br />
Livets utveckling på jorden är också kantad med globala katastrofer. Man anser att en asteroid<br />
som kolliderade med jorden för 65 miljoner år sedan blev slutet för dinosaurierna. Kollisionen<br />
rev upp ett stoftmoln som täckte hela jorden, och som resulterade i en global vinter som<br />
dödade ca 95 % av allt liv. Efteråt verkar det som om den minskade konkurrensen om<br />
livsutrymme givit förutsättningar för stora språng i utvecklingen. De små däggdjur som<br />
existerade samtidigt med dinosaurierna och som överlevde asteroidvintern kom snart att<br />
dominera livet på jorden, och efter ”bara” 64 miljoner år var människan ett faktum.<br />
Existensen av människor betyder inte automatiskt teknisk utveckling. Den tog fart rätt sent i<br />
människans historia, och först för hundra år sedan skapade vi de första avtrycken av oss ute i<br />
universum i form av radiovågor. De första radiosändningarna har nått hundra ljusår ut i<br />
rymden, vilket med galaktiska mått mätt sannerligen inte är mycket. Om någon där ute ska<br />
35
lyckas ta emot våra sändningar, så måste de stå på minst vår tekniska utvecklingsnivå, och det<br />
samtidigt med oss. Sannolikheten för det är antagligen försumbar.<br />
Men alla ufon, då?<br />
Många har sett egendomliga ljusfenomen på himlen. Men det betyder inte automatiskt att det<br />
är främmande rymdskepp som har tagit sig hit. Av de ufo-observationer som utretts ordentligt,<br />
visar det sig att det oftast är planeten Venus som tagits för ett ufo. Det finns en mycket trevlig<br />
fyrverkerileksak i form av en varmluftsballong, Ufo-ballong. Den drivs av en liten brinnande<br />
paraffinkub som lyser, och ballongen kan stiga till 1000 meters höjd. När en armada av Ufoballonger<br />
stiger genom olika luftlager som blåser åt lite olika håll, så ser det verkligen ut som<br />
flygande tefat som flyger i procession. Och de har gett upphov till tidningsskriverier mer än<br />
en gång.<br />
Rymden är gigantisk, och består mest av tomrum. Människan planerar en bemannad resa till<br />
Mars, en resa som varje väg kommer att ta flera månader, och som är ekonomiskt<br />
genomförbar endast genom ett globalt samarbete. Endast resor till månen har kunnat<br />
genomföras inom ramen för en rymdkapplöpning.<br />
Voyager 2 har varit på väg i 25 år. Den tog hjälp av Jupiters enorma gravitation för att<br />
accelereras upp i en hastighet som gör det möjligt för den att inte bara hamna i en bana runt<br />
solen. Den närmar sig de yttre gränserna för vårt solsystem, ett avstånd som inte ens är tio<br />
ljustimmar. Med den hastigheten skulle det ta 100 000 år att nå enbart den närmaste stjärnan.<br />
Mot den bakgrunden verkar det i varje fall inte så troligt att vi skulle ha en strid ström av<br />
besökare från den yttre rymden.<br />
Nej, den här bilden är rent ljug.<br />
36